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Innovative Produkte durch innovative Produktion

Fräs-/Dreh-Zentrum ermöglicht Komplettzerspanung komplexer Pumpenteile

Das über 140 Jahre alte Traditionsunternehmen Herborner Pumpentechnik erzielt mit innovativen Pumpen beeindruckende Erfolge. Die Basis dafür legt ein ebenso innovatives Produktionsequipment, zu dem ein vollautomatisiertes Fertigungssystem mit zwei Bearbeitungszentren gehört. Insbesondere das neu installierte Heckert Fräs-/Dreh-Zentrum HEC 800 Athletic HV MT sorgt durch zuverlässige Komplettzerspanung von grossen und kleinen Gussbauteilen für wirtschaftliche Herstellkosten.

hersteller im Kreis grosser Mitbewerber bestehen will, muss besondere Eigenschaften an den Tag legen. Innovationen sind der Schlüssel zum Erfolg – bei den eigenen Produkten, aber auch bei der Ausrüstung, die für Entwicklung und Produktion zur Verfügung steht, da ist sich Sascha Korupp, Prokurist und Technischer Leiter der Herborner Pumpentechnik, sicher. Er weist aber zuallererst auf einen anderen Erfolgsfaktor hin: »Besonders wichtig sind die Mitarbeiter. So führt zum Beispiel die Experimentierfreude unserer Entwicklungsabteilung immer wieder zu Ergebnissen, die sich in Langlebigkeit, Wirtschaftlichkeit und dem hohen praktischen Nutzwert unserer Produkte niederschlagen. Auch bei der Umsetzung der Ideen in der Produktion sind wir auf Mitarbeiter angewiesen, die wissen, wie sich auf modernen Maschinen technisch anspruchsvolle Bauteile wirtschaftlich erzeugen lassen.«

Dass die Herborner Pumpentechnik in all diesen Punkten gut aufgestellt ist, zeigt sich am wachsenden Marktanteil und am Erfolg neuer Produkte, wie zum Beispiel den seit 2012 am Markt befindlichen, zu 100 Prozent beschichteten Pumpen. Deren sogenannte HPC-Beschichtung (Herborner Pump Coating) ist 500 bis 1.000 µm stark, extrem glatt und kann sogar kleine Unebenheiten beziehungsweise Lunker ausgleichen. »Damit konnten wir den hydraulischen Wirkungsgrad um bis zu 10 Prozent verbessern«, betont Sascha Korupp. »Zudem bietet sie einen hohen Korrosionsschutz und ermöglicht so den Einsatz von Grauguss-Komponenten, wo ansonsten wesentlich teurere Edelstahl- oder Bronze-Elemente benötigt würden.« Die Herborner Pumpentechnik ging den Weg dieser Neuentwicklung konsequent, was unter anderem eine Umstellung in der Produktion erforderte, wie der technische Leiter erklärt: »Unsere Pumpen sind modular aufgebaut und bestehen im Wesentlichen aus den vier Gussteilen Pumpengehäuse, Rückwand, Laufrad und Deckel. Diese Teile mussten für die Beschichtung etwas komplexer gestaltet werden, so dass wir in der Zerspanung auf modernste Maschinen angewiesen sind. Zudem werden die nachgefragten Pumpen immer grösser, was ein weiterer wichtiger Grund für die Investition in ein neues, grösseres Bearbeitungszentrum ist.«

Sascha Korupp, Prokurist und technischer Leiter der Herborner Pumpentechnik.

Profitabilität: »So liessen sich infolge der Komplettbearbeitung die Bearbeitungszeiten um bis zu ein Drittel reduzieren.«

Komplettzerspanung sämtlicher Gussteile

Fertigungsleiter Klaus Tollerian konkretisiert die Anforderungen: »Da wir im Pumpenbereich mittlerweile Baugrössen bis Nennweite 400 fertigen, benötigen wir einen ausreichend grossen Arbeitsraum. An diesen Teilen, seien es Laufräder oder Gehäuse, sind sowohl Dreh- als auch Bohr- und Fräsbearbeitungen notwendig. Daher stand zunächst die Befürchtung im Raum, in eine vertikale Drehmaschine und in ein Bearbeitungszentrum investieren zu müssen.« Doch mit dem Heckert Fräs-/Dreh-Zentrum HEC 800 Athletic HV MT fanden die Herborner eine passende Alternative, die beide Fähigkeiten in sich vereint. Denn das horizontale Bearbeitungszentrum bietet mit seinem Horizontal-/Vertikalfräskopf und dem leistungsstarken direkt angetriebenen NC-Drehtisch ideale Voraussetzungen für die Komplettzerspanung sämtlicher Gussteile.

Beim vorausgehenden Benchmark mit anderen Maschinen hatte Heckert einen Bonus vorneweg. Schliesslich haben Klaus Tollerian und seine Mitarbeiter bereits seit über 15 Jahren Erfahrung mit dem Chemnitzer Unternehmen und seinen Maschinen. Damals löste eine Heckert CWK 630 ein japanisches Fräszentrum ab und konnte über all die Jahre durch seine Leistungsfähigkeit und enorme Zuverlässigkeit überzeugen. Sascha Korupp ergänzt: »Auch die Zusammenarbeit mit den Heckert-Mitarbeitern läuft stets auf besonders hohem Niveau ab. Es ist für uns ein entscheidender Faktor, dass wir vom Vertrieb bis zum Service kompetent und zuverlässig betreut werden und die Reaktionszeiten kurz sind. Im Augenblick kann diesbezüglich kein anderer unserer Maschinenlieferanten mit Heckert mithalten, so dass wir uns bei diesem Partner sehr gut aufgehoben fühlen.«

Prozesssicherheit und Verfügbarkeit – Säulen einer erfolgreichen Automatisierung

Zur Erfolgsstrategie der Herborner Pumpentechnik gehört es, permanent die Produktionsabläufe zu optimieren. Eine Verkettung von Maschinen und Palettenspeicher erschien den Verantwortlichen schon früh als unumgänglich, um mannlose Nachtschichten zu realisieren und dadurch auch am Standort Deutschland konkurrenzfähig zu bleiben. So nahmen die Pumpenhersteller 2008 ein vollautomatisches Liebherr Fertigungssystem in Betrieb, in das die mittlerweile zwei Heckert-Zentren eingebunden wurden. »Das System hat sich in den letzten acht Jahren bewährt«, erklärt Fertigungsleiter Tollerian. Wesentlichen Anteil daran haben die hohe Prozesssicherheit und Verfügbarkeit der Heckert Bearbeitungszentren, ohne die ein zuverlässiger automatisierter Betrieb nicht möglich ist. »Auch unsere neue HEC 800 Athletic HV MT, die eine der beiden integrierten CWK 630 ersetzt, wird uns diesbezüglich nicht enttäuschen«, ist sich der Zerspanungsfachmann sicher.

Das Maschinenkonzept legt mit seinen steifen, thermosymmetrisch gestalteten Hauptbaugruppen, den digitalen AC-Vorschubantrieben sowie aufwendigen Profilschienenführungen und Kugelumlaufspindeln in allen Linearachsen eine solide Basis für die erforderlichen sicheren Prozesse. Zudem sind diverse Kontroll- und Überwachungseinrichtungen integriert. Dazu gehört im Standard ein Schwingungssensor an der Spindel, über den sich der Bearbeitungsprozess überwachen und optimieren lässt. Zum Sensor gehört eine Auswertsoftware, die Werkzeuge mit zu hoher Unwucht ebenso erkennt wie den Verschleiss der Spindellager. So lassen sich Serviceeinsätze vorausschauend planen und plötzliche Ausfälle verhindern. Da sie auch Vibrationen während der Zerspanung anzeigt, lässt sich der Prozess hinsichtlich höherer Qualität und längerer Spindellebensdauer optimieren.

Für Klaus Tollerian gibt es weitere wichtige Details: »Der Arbeitsraum ist so konstruiert, dass die Späne frei in den mittig angeordneten Späneförderer fallen. Das verhindert, dass sich Spänenester im Arbeitsraum bilden können, die wiederum die Prozesssicherheit gefährden würden.« Als positiv beurteilt er auch den Einsatz von Festblechen anstatt Teleskopabdeckungen, um die Funktionselemente optimal vor Spänen und Kühlmittel zu schützen. Das ermöglicht höhere Beschleunigungen und Eilgänge, da die Bleche nicht mit den Linearachsen mitgeführt werden müssen.

Während die Maschinen anderer Anbieter nicht alle Vorteile der Heckert HEC 800 Athletic HV MT in sich vereinen konnten (oder nur über hochpreisige Zusatzleistungen), war das Gesamtpaket aus Kompatibilität zu den schon vorhandenen Maschinen, Leistungsfähigkeit und Kostenvorteil für die Entscheidung ausschlaggebend, argumentiert Klaus Tollerian. »Ausserdem können wir jetzt durch den gegenüber der CWK 630 um etwa ein Drittel grösseren Bearbeitungsraum ein weitaus grösseres Teilespektrum auf der Maschine fertigen. Das reicht bis zu den grossen Laufrädern – unsere Pumpengrössen reichen mittlerweile bis Nennweite 400 – bei denen unsere Zyklendrehmaschinen an ihre Grenzen stossen.«

Schnelldrehender Tisch und zusätzliche Achse im Kopf erweitern das Einsatzspektrum

Wesentlichen Anteil am Erfolg hat die gewählte Maschinenkonfiguration mit Horizontal-/Vertikalfräskopf sowie NC-Drehtisch. Der HV-Kopf hat zwei Arbeitspositionen, waagerecht und senkrecht, in die er auch bei laufender Spindel schwenken kann, was die Nebenzeiten deutlich reduziert. Ist die jeweilige Endposition erreicht, wird der Kopf in einer Hirth-Verzahnung verriegelt. Der dadurch erzeugte Formschluss trägt zu einer hohen Stabilität bei, die beim Drehen besonders wichtig ist. Die zusätzliche Entkopplung des Antriebsstrangs im Drehbetrieb leitet etwaige Stösse bei unterbrochenen Schnitten an das Gehäuse ab und schont dadurch nachhaltig die Spindellager. Zudem kommt beim Drehen die Werkzeugaufnahme HSK-T100 zum Einsatz, die eine exakte radiale Positionierung ermöglicht. So ist auch beim Drehen die von Heckert gewohnte hohe Genauigkeit gewährleistet.

Der mit zwei Tonnen belastbare, hochgenaue NC-Drehtisch bietet mit seinen 57 kW Leistung (bei 100 %ED), bis zu 500 U/min Drehzahl und dem maximalen Drehmoment von 2.520 Nm eine weitere Voraussetzung für die Innenbearbeitung der grossen Laufräder. Holger Quintus weist auf die automatische Unwuchterkennung hin, die in der HEC 800 Athletic als Standard vorhanden ist: »Ein integriertes Programm misst die Unwucht und gibt die Position und Grösse benötigter Ausgleichsgewichte an, so dass der Bediener die Unwucht schnell beseitigen kann.«

Durch die gesamte Kinematik der Heckert HEC 800 Athletic HV MT kann das Zerspanungsteam bei Herborner Pumpentechnik jetzt viele Teile in einer einzigen Aufspannung bearbeiten, für die bislang mehrere erforderlich waren. »Damit sparen wir bis zu einem Drittel der Bearbeitungszeit«, äussert sich Klaus Tollerian begeistert. Zusätzlich freut ihn die Tatsache, dass sich die vorhandenen Programme auf beiden im Liebherr-System eingesetzten Maschinen ohne Anpassungen verwenden lassen und alle bisherigen Bauteile problemlos auch auf der HEC 800 Athletic HV MT bearbeitet werden können.

Um die Voraussetzungen dafür zu schaffen, liessen die Verantwortlichen bei der Neuen nicht den üblichen 800er Maschinentisch einbauen, sondern einen modifizierten Tisch von 630 × 630 mm Grösse. Eine weitere Besonderheit ist die automatische Beladeöffnung im Maschinendach, durch die sich übergrosse Werkstücke einfach laden lassen. Und noch einen Pluspunkt erwähnt der Fertigungsleiter: das Werkzeugmagazin mit 180 Plätzen, das Werkzeuge bis zu einem Durchmesser von 340 mm und einer Länge von bis zu 800 mm automatisch handeln kann. »Diese Kapazität reicht trotz des erweiterten Einsatzspektrums für alle Aufgaben aus. Selbst für Schwesterwerkzeuge bleibt noch genügend Platz.« Trotz seiner grossen Kapazität benötigt das Werkzeugmagazin im Vergleich zu anderen Lösungen am Markt nur eine geringe Aufstellfläche, was bei beengten Verhältnissen ein wichtiges Argument darstellt.

Fazit

Die Herborner Pumpentechnik erweiterte mit einem Heckert Fräs-/Drehzentrum HEC 800 HV MT die Möglichkeiten ihres verketteten Fertigungssystems, in dem sich als zweites Bearbeitungszentrum eine Heckert CWK 630 befindet. Beide Maschinen gewährleisten durch ihre hohe Prozesssicherheit und Verfügbarkeit den zuverlässigen automatisierten Betrieb, auch in mannlosen Nachtschichten. Die HEC 800 HV MT schafft mit dem grossen Arbeitsraum, dem Horizontal-/Vertikalfräskopf sowie dem schnelldrehenden Maschinentisch ideale Voraussetzungen fürs Bohren, Fräsen und Drehen grosser und kleiner Gussteile. So liessen sich infolge der Komplettbearbeitung die Bearbeitungszeiten um bis zu ein Drittel reduzieren. 

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