Bild: Siemens
Stimmiges Gesamtpaket

Die Stahlkontor GmbH & Co. KG, Hagen, nutzt seit rund 25 Jahren die Wasserstrahltechnologie, um Edelstähle, vor allem aber Titanbleche, zu schneiden. Der hier aufgebaute und beeindruckende Maschinenpark ermöglicht die Bearbeitung auch größerer Bauteile in 2D und 3D.

BERNHARD KREUTZER*, NÜRNBERG

 

Dass Wasser Steine schleift, weiß jedes Kind, das schon einmal einen Stein aus dem Bach geholt hat. Dieses natürliche Bearbeitungsverfahren dauert aber. Wer nicht so lange warten will, kann heute auf Hightech-Wasserstrahlschneidemaschinen zurückgreifen. Ein Wasserstrahl mit dem Zusatz eines Abrasivmittels, mit hohem Druck durch eine Düse gepresst, schneidet fast alle Materialien. Das gilt besonders auch für sehr harte Werkstoffe. Dabei können Konturen in 2D, aber auch dreidimensional geschnitten werden. Der Vorteil gegenüber dem Brennschneiden oder auch Laserschneiden ist die Tatsache, dass keinerlei Wärme in das Werkstück eingetragen wird. So entstehen keine Wärmespannungen oder Enthärtungen.


Die Stahlkontor GmbH & Co. KG arbeitet seit rund 25 Jahren mit diesem Verfahren. Das Unternehmen wurde bereits 1908 in Hagen gegründet. Stahlkontor befasste sich zunächst nur mit dem Handel von Sonder- und Edelstählen, daher auch der Name. Dann kamen Zuschnitte dazu und einfache Anarbeitungen, später bot man auch Biegungen und Kantungen an. „Die langjährigen Erfahrungen waren das Fundament, um neue Herausforderungen etwa Mitte der 70er Jahre anzunehmen und in eigene Bearbeitungsanlagen zu investieren. Mitte der 80er Jahre kamen dann schon die ersten Laserstrahl- und Wasserstrahlanlagen ins Haus“, sagt der Produktionsleiter Andreas Höper.


Dieser Weg wurde konsequent fortgesetzt. Seit Anfang der 90er Jahre entwickelt sich Stahlkontor mehr und mehr zum Auftragsfertiger, mit der Spezialisierung auf den Einsatz moderner Trennverfahren. Die 210 Mitarbeiter in Hagen haben aber noch mehr zu bieten, wie Anlagen für das Schweißen, Fräsen, Biegen, Kanten, Bürsten und das Bandschleifen deutlich zeigen. Über Partnerunternehmen ist man auch in der Lage, Bearbeitungen wie Strahlen und Lackieren vorzunehmen.


„Wir sind als Stahlkontor global aufgestellt und beliefern den Weltmarkt in den drei großen Bereichen Industrietechnik, Wehrtechnik und Luftfahrtechnik. Unsere Schwerpunktbranchen sind Wehrtechnik und Luftfahrt“, wie Höper erklärt. Ein großer Kunde ist Airbus. Von dort kommt die Aussage, „es gibt bei uns kein Flugzeug, bei dem nicht auch Teile vom Stahlkontor verbaut sind!“

 

Nicht nur für Titan


Gerade bei der Bearbeitung von Titan spielt das Wasserstrahlschneiden eine Hauptrolle. Darum gibt es bei Stahlkontor mittlerweile sieben Wasserstrahlschneidmaschinen, drei davon vom deutschen Hersteller H. G. Ridder Automatisierungs GmbH aus Hamm.


Was sprach für diesen Hersteller? Die Fachleute von Stahlkontor nennen drei wesentliche Gründe: Zum einen ist es die hohe Qualität im Maschinenbau, zum anderen die Fähigkeit, individuelle Maschinen zu bauen, die gerade bei Stahlkontor stark genutzt werden und, als i-Tüpfelchen sozusagen, kam noch die räumliche Nähe hinzu.


Stahlkontor setzt – wie gesagt – drei Maschinen von Ridder ein, zwei davon sind Flachbettmaschinen sowie eine Hochportalanlage für die Bearbeitung von großen Volumenbauteilen.

 

Robust und langlebig


Die Maschinen von Ridder sind langlebig, nachhaltig und präzise. Das drückt sich unter anderem dadurch aus, „dass noch keine einzige unserer Maschinen, die wir seit 1990 gebaut haben, verschrottet wurde“, wie Juniorchef Dominik Ridder sagt. Die wichtigsten Konstruktionsprinzipien sind, dass der Maschinenrahmen und das Schneidbecken grundsätzlich getrennt werden. „Der hohe Energieeintrag durch den Hochdruckwasserstrahl führt zu einer Erwärmung des Wassers und des Schneidbeckens. Ein Übergang auf präzisionsgebende Teile wird durch die Trennung vermieden“, wie Dominik Ridder erklärt. Alle Rahmen und Brückenkomponenten sind geschweißt, spannungsarm geglüht, gefräst, geschliffen und sogar geschabt. Letzteres wird durchgeführt, um die Geradheit für die Auflagen der Linearführungen noch zu erhöhen. Linearführungen und Kugelumlaufspindeln werden in allen Achsen eingesetzt. Nur in den X-Achsen kommen ab einer gewissen Länge Zahnstangen mit zwei elektrisch gegeneinander verspannten Ritzeln zum Einsatz.


Mit Hilfe dieser Basiselemente kann ein großes Spektrum an Maschinen ganz nach Kundenwunsch gefertigt werden.


Die Maschinen können für die 2D- und auch für die 3D-Bearbeitung ausgelegt werden. Bei 3D können durchaus bis zu 20 NC-Achsen anzusteuern sein. Die Größe der Anlagen ist fast unbegrenzt: Von Kleinanlagen mit 750 x 750 mm Arbeitsfläche geht es hinauf bis zu 8 Metern Breite und über 30 Metern Länge. Die Möglichkeiten sind nach oben hin offen.


Um dieses Spektrum an Möglichkeiten zu realisieren, braucht man eine sehr gute Steuerungs- und Automatisierungstechnik. Ridder hat diesbezüglich von Anfang an auf Siemens gesetzt. „Selbst für diese Maschinen, die sich stark von einem Standard-Fräszentrum unterscheiden, kann mit den Komponenten der Sinumerik 840D sl gearbeitet werden“, versichert der Siemens Mitarbeiter Ulrich Worm, der Ridder betreut. „Integriert in das Antriebssystem Sinamics S 120 und ergänzt durch das Automatisierungssystem Simatic S7-300, bildet die Sinumerik 840D sl ein digitales Komplettsystem, das für den mittleren und oberen Leistungsbereich bestens geeignet ist“, so Worm weiter.


Neben der Steuerung nutzt Ridder die schon erwähnten Umrichter Sinamics S 120, die Motoren 1FT7 und 1FK7 aus dem Servomotoren-Programm von Siemens sowie Profibus oder Profinet für die Maschinenkommunikation. Je nach Größe der Maschine kommen auch Handbediengeräte dazu, wie zum Beispiel HT 2 oder HT 8.


„Der Service zu diesen Maschinen kommt zu 100 Prozent von uns“, wie Dominik Ridder erklärt, „aber in Zusammenarbeit mit Siemens. Wir halten viele Ersatzteile selbst auf Lager, wenn wir aber doch noch eines brauchen, werden wir von Siemens umgehend beliefert.“


Die Zusammenarbeit mit Siemens geht aber sogar darüber hinaus. „Wir arbeiten auch in der Entwicklung eng zusammen, haben sogar gemeinsam Patente realisiert“, so Dominik Ridder weiter.

 

Individuelle Maschinen für Stahlkontor


Ridder hat für Stahlkontor eine Reihe von speziellen Maschinenkomponenten angefertigt.
Dazu gehört bei der großen Flachbettmaschine (12x5 Meter) eine verstärkte Brücke inklusive Bombierverstellung, welche sich natürlich möglichst wenig durchbiegen soll. „Allein die vier großen Z-Achsen stellen in dieser Hinsicht eine Herausforderung bezüglich der Brückenbelastung dar - die Spannweite beträgt immerhin 6,5 Meter.“, spezifiziert Ridder.


Die Schneidkopfkombination wurde hier speziell ausgelegt. Es gibt zwei Köpfe für 2D-Bearbeitungen und zwei für 3D-Bearbeitungen. Diese können je nach Aufgabe beliebig kombiniert werden.


Die X-Achse der Maschine hat eine Länge von 12 Meter. „Wir können sie nutzen für Bleche, die wirklich so lang sind, oder wir teilen sie auf, in eine Bearbeitungs- und eine Rüstzone, wenn wir kurze Bleche, etwa in der Größe 4 x 6 Meter, fahren“, so Andreas Höper.


Ferner wurden die Zuleitungen von den Pumpen her vergrößert, um den Volumenstrom zu erhöhen. Dazu passend wurde eine Pumpleistung von 2 x 90 Kilowatt (je 6000 Bar) installiert. „Damit steht wirklich eine enorme Schneidleistung pro Kopf zur Verfügung“, erklärt Ridder.


Weil die Wasserstrahlen so extrem stark sind, wurden spezielle Einbauten für das Schneidbecken entwickelt, die das Becken selbst und das Entschlammungssystem vor Zerstörung schützen. Für diese Entwicklung hat Ridder auch ein Patent erhalten.


Die Entschlammungsanlagen mussten extra für die Größe der Maschine ausgelegt werden. Über zwei solcher Anlagen erfolgt ein kontinuierlicher Reinigungsprozess.


Auch bei der Hochportalanlage musste der Werkzeugmaschinenhersteller Individualarbeit leisten. Die Anlage musste in ein bestehendes Umfeld, das vorher einem Bearbeitungsroboter gedient hatte, eingebaut werden. „Herausforderungen waren dabei die große Breite des Portals und die extrem langen Z-Achsen mit 1,5 Meter Hub, zudem eine spezielle Sicherheitseinrichtung“, wie Ridder ausführt.

 

Im alltäglichen Betrieb ...


... ist es so, dass die Geometrien der Werkstücke entweder über Standardschnittstellen, wie STEP oder IGES, importiert werden oder über ein eigenes CAD-System als Werkstattzeichnungen zu erstellen sind. „Wir haben dafür AutoCAD im Einsatz“, wie Hartmut Krause, Team-Manager Waterjet Technologie bei Ridder, sagt.


Standardgeometrien können aber auch direkt in das 3D-CAM-System von Ridder (Basis: Mebitec) geladen werden. Dann erfolgt die Erstellung der NC-Programme. Diese werden anschließend simuliert und außerdem an der Maschine eingefahren.


„Das ist sehr sinnvoll, weil große Blechteile immer wieder von den Nennmaßen abweichen und wir durch das Einfahren dieses berücksichtigen und Kollisionen vermeiden“, so Krause.


Die Bedienung der Steuerung bezeichnet Krause als „völlig problemlos“, zumal die Sinumerik 840D sl eine spezielle, aufgabenangepasste Benutzeroberfläche erhält.


Die Erfahrungen mit den Maschinen von Ridder und auch mit dem Hersteller selbst waren in den letzten acht Jahren sehr zufriedenstellend. „Die hohe Kompetenz von Ridder, deren Flexibilität und Zuverlässigkeit haben dazu geführt, dass für uns das Gesamtpaket stimmt“, wie Produktionsleiter Höper am Ende sagt.

www.siemens.de/sinumerik

* Der Autor ist Mitarbeiter der Siemens AG Industry Sector, Division Machine Tools Systems 

 

Beitrag aus dima 5/2016:

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