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Fibro / Rolf Hänggi Elektronisch gesteuertes Gewindeformen beim Stanzen

| Autor/ Redakteur: Johannes Grotz / M.A. Frauke Finus

Als einer der ersten Anwender nutzt die Rolf Hänggi AG aus der Schweizer Uhrenstadt Grenchen das Systemprogramm Fetu des Normalienspezialisten Fibro zum elektronisch gesteuerten Gewindeformen in der Mikrostanz- und Umformtechnik. Mit dem modular aufgebauten System lassen sich komplexe Stanzbiegeteile prozessintegriert mit Gewinden ab M0,8 versehen, ohne dass eine separate Automation erforderlich ist.

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Die Rolf Hänggi AG nutzt Fetu für Miniaturgewinde in hochkomplexen Teilen. Die kleinste Gewindegröße liegt bei M0,8.
Die Rolf Hänggi AG nutzt Fetu für Miniaturgewinde in hochkomplexen Teilen. Die kleinste Gewindegröße liegt bei M0,8.
(Bild: Rolf Hänggi)

Die Rolf Hänggi AG ist Anbieter für Mikrostanz- und Umformteile sowie daraus montierte Baugruppen. „Unsere Kunden kommen oft mit Anforderungen an der Grenze des Machbaren zu uns“, berichtet Pascal Hänggi, CEO und Mitinhaber von Rolf Hänggi. Das Unternehmen bündelt unter seinem Dach hochklassiges Engineering-, Werkzeugbau- und Fertigungs-Know-how und versteht sich zu allererst als Entwicklungspartner und Problemlöser. 45 qualifizierte Mitarbeiter und eine hochautomatisierte Produktion gewährleisten einen Output von rund 90 Werkzeugen und mehr als 15 Mrd. Teilen pro Jahr. Das Spektrum reicht vom Leadframe für LEDs, mechanischen Komponenten und Flexprints für Consumer-Electronic-Devices über miniaturisierte Zahnräder, Klammern und Federn für Uhrwerke bis hin zu Titankomponenten und Filtern, die beispielsweise in der Chirurgie oder in Hörgeräten zum Einsatz kommen. „Schnelligkeit ist für uns ein entscheidendes Kriterium“, unterstreicht Pascal Hänggi. „Wir sind immer wieder gefordert, große Volumen in kurzer Zeit zu produzieren.“ Schon früh hat das Unternehmen begonnen, seinen Werkzeugbau so zu standardisieren, dass Änderungen zügig umgesetzt werden können und zugleich ausreichend Freiraum für innovative Lösungen bleibt.

Anspruchsvolle Teile aus hochfestem Stahl mit Gewinden versehen

Die elektronisch gesteuerte Gewindeformeinheit Fetu von Fibro mit ihrem modularen Konzept und ihren enormen Freiheitsgraden wird im Werkzeugbau von Rolf Hänggi gerne genutzt. Das Systemprogramm wurde speziell für das integrierte Gewindeformen in Stanz- und Umformwerkzeugen, Stanz-Biegeautomaten, Vorrichtungen, Transferpressen und Automationsanlagen entwickelt. Der hochdynamische, über eine ausziehbare Gelenkwelle angebundene Servomotor ist in der Lage, das Formerwerkzeug innerhalb von 25 ms auf die vorgegebene Drehzahl zu beschleunigen. So ist gewährleistet, dass das Formerwerkzeug vor Eindringen in das Werkstück die maximal erreichbare Umformgeschwindigkeit erreicht und die kalkulierte Hubgeschwindigkeit eingehalten wird. Dabei werden gleichbleibende Umformgeschwindigkeiten von über 100 m/min und lange Standzeiten des Gewindewerkzeugs erreicht.

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„Für uns war die Gewindeformeinheit ein echter Technologiesprung. Mit ihr lassen sich auch anspruchsvollste Teile aus hochfestem Stahl mit hohen Anforderungen an Form, Lage und Oberfläche unmittelbar im Werkzeug mit Gewinden von M0,8x0,2 versehen“, hebt Entwicklungsleiter Andreas Hänggi hervor. Weder aus Zeit- noch aus Kostengründen sei es denkbar gewesen, den Prozess außerhalb des Werkzeugs in einer separaten Automation zu realisieren. „Der Vorteil der elektrisch gesteuerten Einheit besteht darin, dass wir den Prozess sehr flexibel variieren können und dass die eigentliche Former-Einheit sehr kompakt baut“, erläutert Hänggi. „Je kleiner die Einheit wird, desto größer ist unser Spielraum und desto flexibler werden wir.“ Da der Antrieb über einen externen Servomotor erfolgt, entfallen bei Fetu aufwändige Aufbauten und Abstimmarbeiten am Werkzeug. Stattdessen wird der kompakte Kopf der Einheit unmittelbar in das Werkzeug montiert. Die übrigen Komponenten, wie der Servomotor oder ein optionales Winkelgetriebe, können außerhalb platziert und über die Gelenkwelle mit dem Formerkopf verbunden werden.

Werte werden als definierter Datensatz hinterlegt

Im Rahmen der Prozessentwicklung konnten die einzelnen Parameter, wie die Ein- und Ausfahrgeschwindigkeit des Formers oder dessen Drehzahl, flexibel variiert werden. Auf diese Weise lässt sich sicherstellen, dass die Former nicht brechen oder vorzeitig verschleißen und dass das komplexe Teil mit seinen zahlreichen Biegungen, Bohrungen, Gewinden und abgerundeten Kanten spannungsfrei bleibt. Prozessbedingt arbeitet das System bei der Rolf Hänggi mit 100 Hub/Minute. Bis zu 180 Hub/Minute erlaubt es maximal. Eine hochgenaue Prozessüberwachung stellt sicher, dass die Anlage im Falle eines Fehlers unmittelbar stoppt und in eine sichere Position fährt, so dass Schäden am Werkzeug reduziert werden.

Die Inbetriebnahme und Programmierung des Systems an der mobilen Fetu-Steuereinheit ist auch ohne Vorerfahrung einfach gewesen. Dabei werden die für den jeweiligen Prozess erforderlichen Werte für Gewindedurchmesser, Gewindetiefe, Geschwindigkeit beim Ein- beziehungsweise Ausfahren sowie die Toleranzbreite der Prozessüberwachung per einmaliger Eingabe als definierter Datensatz hinterlegt. Bei einem Werkzeugwechsel beziehungsweise bei einem Wechsel der Steuereinheit an eine andere Presse ruft der Bediener lediglich den passenden Datensatz auf, schon kann der Prozess starten. Genau diese Flexibilität wissen Pascal und Andreas Hänggi zu schätzen. Mittlerweile haben die beiden mehrere Projekte mit Fetu realisiert und arbeiten bereits an den nächsten Anwendungen, diesmal mit Fetu-Mehrfachformerköpfen, um ein M0,8- und zwei M1-Gewinde parallel zu formen. „Wenn man den Invest gemacht hat, nutzt man die Einheit automatisch auch bei kleineren Stückzahlen von 20.000 bis 30.000 Teilen“, sagt Pascal Hänggi. Dass Fibro speziell für kleinste Gewindegrößen eine Miniatureinheit entwickelt, die deutlich kompakter baut, kommt dem Schweizer Unternehmen entgegen. Mit einer Breite von nur 30 mm lässt sich der Mini-Formerkopf auch in kleinste Werkzeuge integrieren. Die dazugehörigen Miniaturmotoren sind in punkto Leistung und Robustheit mit den größeren Systemen vergleichbar. Die Mini-Einheit ist für Gewinde von M0,8 bis M3,5 geeignet. Mit ihr lassen sich Steigungen von 0,2 bis 0,6 mm realisieren. Die große Einheit ermöglicht Gewinde von M0,8 bis M24.

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