Titelstory: Beweglichkeit in 24 Servoachsen

Ein führender Hersteller von Aluminiumbalkonen hat eine neue CNC-Anlage in Betrieb genommen, die bis zu 18m lange Aluprofile in Losgröße 1 und dennoch hoch automatisiert bearbeitet. Die Anlage wurde vom CNC-Spezialisten Auratronic aus Hameln entwickelt und gebaut. Die insgesamt 24 Servoachsen sind mit Energieketten von Igus ausgestattet.
Die neue CNC-Bearbeitungsanlage für bis zu 18m lange Aluminiumprofile ist hoch automatisiert und zugleich extrem flexibel. – Bild: Auratronic
Die neue CNC-Bearbeitungsanlage für bis zu 18m lange Aluminiumprofile ist hoch automatisiert und zugleich extrem flexibel. – Bild: Auratronic

Flexible, hoch automatisierte Metallbearbeitung in Losgröße 1: Um dieses Kernziel der Industrie 4.0-Strategie zu erreichen, entwickelt Auratronic entsprechende Lösungen für seine Kunden. Das Unternehmen gilt als Spezialist für anspruchsvolle CNC-Bearbeitungsanlagen und konzentriert sich dabei nicht nur auf einen Werkstoff, sondern entwickelt und fertigt Anlagen für die präzise Bearbeitung von Kunststoff, Holz und Aluminium. Diese Anlagen werden individuell für jeden Kunden und jede Aufgabe projektiert – so auch bei dem Bau eines CNC-Mechanismus für einen Hersteller von Aluminiumbalkonen.

Die Energie- und Medienversorgung des 
Bearbeitungsportals (mit Fräsern, Bohrern, Säge und Werkzeugmagazin) erfolgt über eine Energiekette aus dem E4-Programm.
Die Energie- und Medienversorgung des Bearbeitungsportals (mit Fräsern, Bohrern, Säge und Werkzeugmagazin) erfolgt über eine Energiekette aus dem E4-Programm.Bild: igus GmbH

>>Ein digitaler Zwilling begleitet und steuert den gesamten Prozess<<

Die Grundaufgabe bei diesem Projekt war klar umrissen: Dickwandige Aluminiumprofile mit einer Länge von bis zu 18m sollen eingespannt und von einem Portal flexibel bearbeitet werden. Um die Rüstvorgänge zu minimieren, lassen sich 16 Profile gleichzeitig einspannen und in einer Aufspannung steuern. Zu den Herausforderungen gehörte es somit, sowohl das Portal als auch die 16 CNC-gesteuerten Spannbalken mit einer beweglichen Energiezuführung auszustatten.

Sägen – Bohren – Fräsen

Bei solchen Aufgabenstellungen arbeitet Auratronic regelmäßig mit Igus mit Hauptsitz in Köln zusammen, wobei die Kooperation in diesem Fall etwas umfangreicher war, da es um insgesamt 24 Energiezuführungen ging. René Westphal, Inhaber von Auratronic, beschreibt die Rahmenbedingungen: „Zunächst müssen die 16 Spannbalken über eine Länge von 12.500mm mit Energie und Signalen versorgt werden. Dann benötigt das Portal, das die Bearbeitungsprozesse wie Sägen, Bohren und Fräsen übernimmt, eine flexible Energie- und Medienzuführung mit einem Verfahrweg von 18m. Außerdem braucht der dreidimensional bewegliche Fräskopf im Portal eine Energiezuführung.“

Die 16 Spannbalken werden jeweils über eine Igus Energiekette mit einem Verfahrweg von 12,5m mit Energie und Signalen versorgt. – Bild: igus GmbH
Die 16 Spannbalken werden jeweils über eine Igus Energiekette mit einem Verfahrweg von 12,5m mit Energie und Signalen versorgt. – Bild: igus GmbH

Lange Energieketten + kurze 3D-Energierohre

Besondere Aufmerksamkeit galt dabei der größten Energiekette, die das komplette Portal versorgt. Hier empfahl Igus Verkaufsberater Maik Lipsmeier eine Kette aus dem E4-Programm und berechnete die Zugkräfte im Verlauf der Projektarbeit. „Das war uns wichtig“, berichtet René Westphal. „Die 18m lange Kette, in der auch Hydraulik- und Pneumatikleitungen untergebracht sind, ist offen und muss absolut zuverlässig verfahren.“

Auch bei den 16 Energieketten für die Spannbalken war Detailarbeit gefragt. Sie stammen aus dem bewährten E2-Programm der Motion Plastics Spezialisten aus Köln. Eine äußerst kompakte Bauweise war erwünscht, weil die gesamte Anlage und auch das Portal so schmal wie möglich sein sollten. Deshalb entschied sich Auratronic, in Abstimmung mit Igus, für den Einsatz einer selbst konstruierten Rinne für die Energiekette, die jeweils zwei Ketten mit Abstand aufnimmt. Im Portal geht es ebenfalls um kompakte Konstruktionen. „Die x- und y-Achsen sind hier sehr kurz und die Biegeradien eng“, beschreibt Maik Lipsmeier. „Mit dem geschlossenen e-Rohr können wir aber alle Anforderungen erfüllen.“

René Westphal - Gründer und Inhaber von Auratronic (in der Bildmitte) - mit Angelina Westphal,   
technische Produktdesignerin im Unternehmen, und Igus Verkaufsberater Maik Lipsmeier: Im Hintergrund ist eines der e-Rohre für die Energiezuführung an der y- und z-Achse des Portals zu sehen.
René Westphal – Gründer und Inhaber von Auratronic (in der Bildmitte) – mit Angelina Westphal, technische Produktdesignerin im Unternehmen, und Igus Verkaufsberater Maik Lipsmeier: Im Hintergrund ist eines der e-Rohre für die Energiezuführung an der y- und z-Achse des Portals zu sehen.Bild: igus GmbH

Anspruchsvolles Projekt mit schneller Inbetriebnahme

Direkt auf die Inbetriebnahme der Anlage mit der Bezeichnung AT 520 SBZ folgte der Probebetrieb. Dann wurde die Maschine – die aufgrund der hohen Anforderungen an die Präzision der Bearbeitung ein stattliches Gewicht von 29 Tonnen aufweist – demontiert und beim Kunden wiederaufgebaut. Bei Auratronic gilt diese Anlage als Pilotprojekt. „Bisher konnten unsere Anlagen Profile mit bis zu 11m Länge präzise und vielseitig bearbeiten, jetzt sind es 18m. Und mit diesem Konzept können wir theoretisch Werkstücklängen bis zu 99m handhaben“, so René Westphal.

Integration ins CAD/CAM-System

Zu den Besonderheiten der Maschine gehören hohe Verfahrgeschwindigkeiten (bis 60m/min und 24m/min für die Spannbalken im Vorschub), leistungsfähige Servoachsen und sicheres Arbeiten ohne Umzäunung: Sicherheits-Laserscanner überwachen die Umgebung der CNC-Anlage. Um optimale Bearbeitungsprozesse zu gewährleisten, wird die Anlage in das CAD/CAM-System des Endkunden integriert. Mit dem entsprechenden Softwarepaket lassen sich die jeweiligen Vorgänge schon im Vorfeld simulieren. Die Software legt dabei auch die Position der Spannbalken fest und veranlasst unter Umständen ein ‚Umgreifen‘ des Balkens im Prozess: Schließlich muss das Profil an allen Stellen bearbeitet werden können.

Volle Versorgung

Die 18m lange Energiekette ist gut gefüllt, denn im Portal sind neben den Fräs-, Säge- und Bohreinheiten unter anderem ein 16fach-Tellerwechsler und ein Aggregat für die Unterflurbearbeitung integriert. Gesteuert werden die Bearbeitungsfunktionen über eine Siemens-Steuerung mit Profinet System.

Fazit: eine beispielhafte Industrie 4.0-Anwendung

Auch bei den Igus Komponenten in der AT 520 SBZ wurde eine Sonderlösung realisiert. Der Auratronic-Inhaber dazu: „Die E2-Ketten für die Spannbalken sind mit M5-Gewindehülsen statt mit Schrauben ausgestattet. Das steht so nicht im Katalog, aber Herr Lipsmeier hat uns darauf hingewiesen, dass diese Option möglich ist.“ Mit den 24 Servoachsen und den beweglichen Energiezuführungen hat Auratronic Neuland bei der Flexibilität und auch der Länge der zu bearbeitenden Bauteile beschritten. Aus Sicht des Anwenders ist die CNC-Bearbeitungsanlage ein echter Meilenstein und zugleich ein gutes Beispiel für die Realisierung von Industrie 4.0 in einem mittelständischen Metallbearbeitungsunternehmen: Die Anlage bearbeitet Aluminiumbalkon-Profile in Losgröße 1 hoch automatisiert und sehr flexibel mit mehreren Verfahren. Ein ‚digitaler Zwilling‘ in Form von CAD/CAM-Daten begleitet und steuert den gesamten Prozess.

www.igus.dewww.auratronic.de

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