Sonderreibahlen von Wedco ermöglichen Präzision im Toleranzbereich 0 bis 4 µm bei VTW

Die gemeinsam mit Wedco entwickelte Sonderreibahle ermöglicht die präzise Bearbeitung der Düsenbuchsen – mit Toleranzen im Bereich von nur wenigen Mikrometern. (Bilder: x-technik)

Präzision ist im Werkzeugbau kein Schlagwort, sondern eine technische Notwendigkeit. Besonders im Formenbau für die Medizin-, Pharma- und Verpackungsindustrie bewegen sich die Anforderungen an Maßhaltigkeit und Oberflächengüte im Bereich weniger Mikrometer. Die VTW GmbH, beheimatet im niederösterreichischen Waldviertel in Waidhofen an der Thaya, hat sich genau auf dieses Umfeld spezialisiert. Das Unternehmen entwickelt und fertigt hochpräzise Spritzgussformen für internationale Kunden – mit entsprechend hohen Ansprüchen an Prozesse, Maschinen und Werkzeuge.

Die Bearbeitung der hochlegierten Werkzeugstähle erfordert stabile Prozesse und hochpräzise Werkzeuge, um Maßhaltigkeit und Oberflächengüte zuverlässig zu erreichen. Bearbeitet wird auf einem 5-Achs-Bearbeitungszentrum Yasda YBM Vi40.

Hochpräzisions-Werkzeugbau für globale Märkte

VTW ging aus der ehemaligen KTW hervor. Nachdem dort entschieden wurde, den Werkzeugbau am Standort nicht weiterzuführen, nutzten vier leitende Mitarbeiter 2019 die Chance für einen Neuanfang. Mit ihnen wechselte auch ein Großteil des erfahrenen Teams und damit jahrzehntelanges Know-how im Präzisionsformenbau.

Heute bedient VTW internationale Kunden aus der Medizin-, Pharma- und Verpackungsindustrie. „Wir bauen Hochpräzisions-Spritzgussformen für weltweite Märkte“, erklärt Markus Böhm, Mitgründer sowie verantwortlich für Business Development, Vertrieb und Projektmanagement bei VTW. „Unsere Stärke liegt in der Kombination aus jahrzehntelangem Know-how im Formenbau und einer modernen, automatisierten Fertigungsumgebung.“ Der Anspruch des Unternehmens geht dabei deutlich über die reine Werkzeugfertigung hinaus. VTW versteht sich als End-to-End-Partner – von der Machbarkeitsanalyse über Konstruktion und Formenbau bis hin zur Qualifizierung der Spritzgussformen und deren Serienreife. Rund 70 Mitarbeiter, überwiegend hoch spezialisierte Fachkräfte, produzieren am Standort jährlich etwa 50 Spritzgussformen. „Unser Fokus liegt dabei auf höchster Präzision, stabilen Prozessen und effizienter Fertigung – Voraussetzungen, um auch im europäischen Hochlohnstandort im globalen Wettbewerb erfolgreich zu bestehen“, verdeutlicht Böhm die VTW-Strategie.

Die Bearbeitung der hochlegierten Werkzeugstähle erfordert stabile Prozesse und hochpräzise Werkzeuge, um Maßhaltigkeit und Oberflächengüte zuverlässig zu erreichen. Bearbeitet wird auf einem 5-Achs-Bearbeitungszentrum Yasda YBM Vi40.

Düsenbuchsen: Bauteile mit kritischer Funktion

Eine zentrale Rolle im Spritzgusswerkzeug spielen Düsenbuchsen. Sie bilden die Schnittstelle zwischen Spritzgießmaschine und Werkzeug und sorgen dafür, dass die Kunststoffschmelze präzise in die Kavität geführt wird. „Die Düsenbuchse übernimmt die Abdichtung zum fertigen Bauteil“, erklärt Andreas Pichler, Fertigungsleiter bei VTW. „Wenn hier die Präzision nicht stimmt, kann es zu Gratbildung am Anspritzpunkt kommen oder im schlimmsten Fall zu Problemen mit der Düsennadel.“

Die Anforderungen sind entsprechend hoch: Die Bohrung wird im Toleranzbereich von 0 bis 4 µm gefertigt – und idealerweise exakt auf der Toleranzmitte. Außerdem spielt auch die Oberflächengüte eine entscheidende Rolle. „Je glatter die Oberfläche der Düsenbuchse ist, desto leichter bewegt sich die Düsennadel“, so Pichler weiter. „Wir bewegen uns hier im Bereich von Ra = 0,05.“ Zusätzlich erschwert das Material die Bearbeitung. Die verwendeten, ganz speziellen Werkzeugstähle sind hochlegiert, korrosionsbeständig und erreichen hohe Härten – Eigenschaften, die zwar für den späteren Einsatz ideal sind, die Zerspanung aber deutlich anspruchsvoller machen.

Düsenbuchsen bilden die Schnittstelle zwischen Spritzgießmaschine und Werkzeug. Für eine prozesssichere Funktion werden die Bohrungen bei VTW im Toleranzfenster von wenigen Mikrometern gefertigt.

Andreas Pichler
Fertigungsleiter, VTW GmbH

„Bei Düsenbuchsen entscheiden Maßhaltigkeit und Oberflächengüte über die Funktion des gesamten Spritzgusswerkzeugs. Deshalb brauchen wir Bearbeitungsprozesse, die auch in extrem engen Toleranzfeldern stabil und reproduzierbar arbeiten.“

Konventionelle Werkzeuge stoßen an Grenzen

Ursprünglich versuchte VTW, die Düsenbohrungen mit konventionellen Bearbeitungsmethoden herzustellen, etwa durch Bohren oder Fräsen. Doch die erzielbaren Genauigkeiten reichten für die geforderten Toleranzen nicht aus. „Mit klassischen Werkzeugen konnten wir die geforderte Präzision nicht prozesssicher erreichen“, erinnert sich der Fertigungsleiter. „Deshalb haben wir begonnen, den Prozess über hochpräzise Reibahlen aufzubauen.“ Auch hier zeigte sich schnell, dass Standardwerkzeuge nicht ausreichen würden.

Düsenbuchsen bilden die Schnittstelle zwischen Spritzgießmaschine und Werkzeug. Für eine prozesssichere Funktion werden die Bohrungen bei VTW im Toleranzfenster von wenigen Mikrometern gefertigt.

Rene Diesner
CAM-Programmierer, VTW GmbH

„Wir bewegen uns in einem Toleranzfenster von 0 bis 4 Mikrometern. Mit der gemeinsam entwickelten Sonderreibahle von Wedco können wir diese Genauigkeiten heute stabil und reproduzierbar erreichen.“

Sonderwerkzeuge als Schlüssel zur Präzision

An diesem Punkt kam Wedco Tool Competence ins Spiel. Das Wiener Unternehmen ist spezialisiert auf Sonderwerkzeuge und sieht darin einen zentralen Bestandteil seiner Unternehmensstrategie. „Wenn wir uns im Bereich solcher Reibahlen bewegen, sprechen wir praktisch immer von Sonderwerkzeugen“, erklärt Dominik Jurin, Verkaufsleiter bei Wedco. „Die maßlichen Anforderungen lassen sich mit Standardwerkzeugen schlicht nicht abdecken.“

Tatsächlich liegt der Anteil kundenspezifischer Lösungen bei Wedco mittlerweile bei rund 65 bis 70 Prozent der gefertigten Werkzeuge. Der Entwicklungsprozess beginnt immer mit einer engen Abstimmung zwischen Anwender und Werkzeughersteller. „Wir bekommen die Anforderungen des Kunden und überlegen dann konstruktiv und prozesstechnisch, wie wir diese umsetzen können“, so Jurin weiter. „Am Anfang steht meist ein Testwerkzeug, mit dem wir gemeinsam einen stabilen Prozess entwickeln.“

Gemeinsamer Entwicklungsprozess: Dominik Jurin (links) und Rene Diesner stimmen die Sonderreibahle im Detail auf Bauteilanforderung und Fertigungsprozess ab.

Dominik Jurin
Vertriebsleiter, Wedco GmbH

„Solche Anwendungen zeigen, was möglich ist, wenn Anwender und Werkzeughersteller eng zusammenarbeiten. Gemeinsam können wir auch Projekte an der Grenze des Machbaren erfolgreich umsetzen.“

Extrem enge Toleranzen, extreme Fertigungsanforderungen

Im konkreten Projekt bei VTW bewegten sich die Anforderungen in einem besonders kritischen Bereich. „Wenn man über Toleranzfelder von vier Mikrometern spricht, wird die Herstellung der Reibahle selbst zur Herausforderung“, erklärt Jurin. Neben der Werkzeuggeometrie spielen dabei vor allem Fertigungsprozesse und Messtechnik eine entscheidende Rolle. Temperaturstabilität, präzise vorbereitete Schleifscheiben sowie modernste Schleifmaschinen sind zwingend notwendig.

Ein weiterer Schlüssel liegt in der Qualitätssicherung, denn während der Produktion wird jede Reibahle mehrfach vermessen. Insgesamt erfolgen mindestens drei Messungen während der Fertigung sowie zusätzliche 100%-Endkontrollen. „Diese fertigungsbegleitenden Messprozesse sind der Schlüssel zum Erfolg“, so Jurin weiter.

Beschichtung: ein kritischer Erfolgsfaktor

Eine besondere Herausforderung stellte die Beschichtung dar. Bei gehärteten Werkzeugstählen und kleinen Durchmessern entstehen hohe Temperaturen an der Schneide – eine Beschichtung ist daher unverzichtbar. Allerdings bringen herkömmliche PVD-Beschichtungen typische Schichtstärken von rund drei Mikrometern mit sich. „Wenn man diese Schichtstärke aufträgt, ist das gesamte Toleranzfeld der Reibahle bereits aufgebraucht“, erklärt Jurin.

Die Lösung bestand in speziell abgestimmten Dünn-PVD-Beschichtungen mit etwa 1,5 µm Schichtstärke und besonders engen Beschichtungstoleranzen. Die Auswahl erfolgte in Zusammenarbeit mit den Beschichtungspartnern – ein Beispiel dafür, wie wichtig eine abgestimmte Lieferkette bei solchen Anwendungen ist. „Die Herausforderung lag darin, Geometrie, Substrat und Beschichtung so aufeinander abzustimmen, dass wir uns trotz extrem enger Toleranzfelder sicher im Prozess bewegen können. Mit der speziell ausgelegten Sonderreibahle ist es gelungen, Maßhaltigkeit und Oberflächengüte reproduzierbar zu erreichen“, verdeutlicht Thomas Richter, Anwendungstechniker, Wedco GmbH.

Gemeinsame Entwicklung

Auch auf Anwenderseite war das Projekt intensiv. „Zu Beginn war nicht klar, ob unsere Idee überhaupt umzusetzen ist“, erinnert sich Rene Diesner, CAM-Programmierer bei VTW. „Aber durch die enge Zusammenarbeit konnten wir Schritt für Schritt eine Lösung entwickeln.“

Die Anforderungen waren klar definiert: höchste Präzision, stabile Standzeiten und kurze Lieferzeiten. Viele potenzielle Werkzeuglieferanten konnten diese Kombination nicht erfüllen. „Am Ende hat sich Wedco als der perfekte Partner herauskristallisiert, der auch die notwendige Flexibilität und das Know-how mitbringt“, so Diesner weiter. Heute ist der Prozess stabil etabliert. Die Reibahlen erreichen hohe Standzeiten und können auch im automatisierten Betrieb eingesetzt werden.

Präzision als Wettbewerbsfaktor

Für beide Unternehmen ist das Projekt ein Beispiel dafür, wie technologische Grenzen durch partnerschaftliche Entwicklung verschoben werden können. „Wir bewegen uns hier tatsächlich an der Grenze des physikalisch Machbaren“, betont Jurin. „Und genau dort entstehen Innovationen.“

Auch für VTW ist die Lösung ein wichtiger Baustein im Hochpräzisions-Werkzeugbau. „Die Zusammenarbeit mit Wedco war für uns ein großer Erfolg“, fasst Pichler zusammen. „Gerade im Bereich Sonderwerkzeuge wird Wedco zukünftig eine entscheidende Rolle spielen.“