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Fräsen

Effizienz des Highspeed-Fräsens im Werkzeug- und Formenbau steigern

| Autor/ Redakteur: Eberhard Abele und Benjamin Fröhlich / Bernhard Kuttkat

Das Hochgeschwindigkeitsfräsen ist nach wie vor das wichtigste Fertigungsverfahren im Werkzeug- und Formenbau. Trotz der erheblichen Weiterentwicklungen in der Erodiertechnik, beispielsweise im Bereich der Generatorentechnologie oder der Grafitwerkstoffe, konnte sich die HSC-Technik zur Reduzierung der Durchlaufzeiten weiter etablieren. Im Bereich der simultanen Fünf-Achs-Bearbeitungen können allerdings deutliche Rationalisierungspotenziale ausgemacht werden.

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Durch die Nutzung der technologischen und geometrischen Vorteile des Hochgeschwindigkeitsfräsens lassen sich, abhängig von der Bauteilgestalt, die Bearbeitungszeiten auf einen Bruchteil verkürzen. Bild: Gildemeister
Durch die Nutzung der technologischen und geometrischen Vorteile des Hochgeschwindigkeitsfräsens lassen sich, abhängig von der Bauteilgestalt, die Bearbeitungszeiten auf einen Bruchteil verkürzen. Bild: Gildemeister
( Archiv: Vogel Business Media )

Der Werkzeugbau hat einen kaum zu überschätzenden Einfluss auf die Produktionssicherheit und Produktqualität in der industriellen Fertigung. Als charakteristische Schlüsselbranche ist er in der Öffentlichkeit jedoch weitgehend unbekannt, weil keine direkten Konsumgüter hergestellt werden, wenngleich höchst bedeutsame Teile innerhalb von deren Produktionsprozessen. Der weltweite Bedarf an Werkzeugen und Formen in den letzten Jahren zugenommen und wird aller Voraussicht nach weiter steigen.

Qualität und Flexibilität müssen gesteigert werden

Der deutsche Werkzeugbau zeichnet sich nach wie vor durch Qualität, hochqualifizierte Mitarbeiter sowie seine Innovationskraft und Flexibilität aus. Um dem ständig wachsenden Druck auf den globalen Märkten aus dem osteuropäischen und asiatischen Raum weiterhin standzuhalten, müssen Qualität und Flexibilität jedoch weiter kontinuierlich gesteigert sowie Entwicklungszeiten verkürzt werden. Dies ist oft nur durch eine enge Zusammenarbeit mit dem Auftraggeber zu erreichen. Nicht nur einzelne Entwicklungs- und Produktionsprozesse, sondern die gesamte Prozesskette muss weiterhin einer ganzheitlichen Optimierung unterliegen, um weitere Rationalisierungspotenziale zu erschließen.

Werkzeug- und Formenbauer müssen sich im Spannungsfeld von Produktivität und Flexibilität stets mit neuen Techniken und Strategien auseinandersetzen, beispielsweise dem Rapid Tooling, neuen Materialien, CAx-Technologien oder Simu-lationstechniken. Das HSC-Fräsen ist nach wie vor das wichtigste Fertigungsverfahren im Werkzeug- und Formenbau. Trotz der erheblichen Weiterentwicklungen in der Erodiertechnik, beispielsweise im Bereich der Generatorentechnologie oder der Grafitwerkstoffe, konnte sich die HSC-Technik zur Reduzierung der Durchlaufzeiten weiter etablieren.

Die HSC-Technik ist heute sehr ausgereift und durch die Vielfalt an Werkzeugen bezüglich der Geometrie und der Werkstoffe sehr flexibel. Die Geschwindigkeit, mit der hochgenaue Werkstücke erzeugt werden können, wird weder von generativen noch von abtragenden Verfahren erreicht. Allerdings wachsen die Schwierigkeiten einer prozesssicheren HSC-Bearbeitung mit der Härte des Werkstoffs und der Komplexität der Werkstücke. Sind sehr tiefe Kavitäten in gehärtetem Stahl mit sehr kleinen Werkzeugdurchmessern zu bearbeiten, muss außer dem richtigen Werkzeug ein großer Erfahrungsschatz zur NC-Programmierung vorliegen.

Innovative Schneidstoffe ermöglichen die wirtschaftliche Bearbeitung immer härterer Stähle. Durch die Komplettbearbeitung von Teilen im gehärteten Zustand wird eine signifikante Verringerung der Durchlaufzeiten bei gleichzeitiger Erhöhung der Qualität und Prozesssicherheit erreicht.

CAM-Systeme im Fokus der Forschung

Das Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen (PTW) der Technischen Universität Darmstadt treibt die Forschung der HSC-Technologie auch im Werkzeug- und Formenbau bereits seit mehr als 25 Jahren voran. Während in früheren Projekten noch Grundlagenuntersuchungen zum Einfluss der Eingriffsbedingungen auf das Bearbeitungsergebnis sowie Optimierung und Integration von CAM-Strategien im Vordergrund standen, fokussierten sich Folgeprojekte auf die Werkzeugentwicklung sowie den bestmöglichen Einsatz der Werkzeuge in der Fertigung.

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