Swacrit setzt auf prozesssicheres Bohren in Vakuumtechnik mit ADO-SUS von OSG

Als Teil einer Gehäusefamilie aus Chrom-Nickel-Stahl 1.4301 setzt Swacrit systems in diese Ringe eine Reihe von Kernbohrungen, um anschließend M8-Gewinde und Senkungen herzustellen.

Vor einigen Monaten übernahm Swacrit eine Gehäusefamilie in die Fertigung am Standort Wildermieming, die über Jahre hinweg extern gefertigt worden war. Lange hatte sich der Absatz in Umfängen bewegt, für die das Outsourcing sinnvoll war. Nun aber stiegen die Stückzahlen so stark, dass die Eigenfertigung interessant wurde. Während der externe Zulieferer derzeit etwa 3.000 Gehäuse pro Monat herstellt, sind es bei Swacrit circa 1.000 Stück. Die Gehäusefamilie aus Chrom-Nickel-Stahl 1.4301 umfasst mehrere Größen, an die jeweils zwei Ringe mit einer größeren Anzahl von Bohrungen befestigt werden. Diese Bohrungen werden außerdem zu Gewinden mit Senkungen erweitert. Mit dem Gehäuse verbunden, fungieren die Ringe schließlich als Dichtflansche.

Die Fertigung der Ringe wurde in Wildermieming mit einem Dreh-Fräszentrum ohne spezielle Anpassungen aufgenommen. Das betraf auch den Werkzeugsatz. Bei einem seiner ersten Besuche sprach Mario Bliem von OSG, der im technischen Vertrieb gerade neu für Swacrit zuständig geworden war, auch über diese Anwendung. Mit einem alternativen Bohrer als Initial, begann nun eine Zusammenarbeit im ganz neuen Umfang.

Mit dem Vollhartmetallbohrer ADO-SUS von OSG werden die Bohrungen prozesssicher mit definierter Standmenge gefertigt.

Infos zum Anwender

Die Swacrit systems Gmbh versteht sich als Systemlieferant, der hochpräzise Lösungen für die Halbleiter-, Analytik- und Medizinbranche sowie die Hightech-Industrie entwickelt. Zum Portfolio von Swacrit gehören hochwertige Verbundbauteile ebenso wie mechatronische Baugruppen und hochgenaue Komponenten. Gezielt werden Fertigungsstrategien für komplexe Bauteil- und Werkstoffanforderungen erarbeitet und Kunden von der Fertigung bis zur Prüfung von Bauteilen und Komponenten beraten. Mit 220 Mitarbeitern hat Swacrit dafür tiefgehendes Know-how der mechanischen Fertigung, dem Fügen sowie der Feinmechanik und Reinraummontage verzahnt.

Zwei Hauptgründe

Bei dem Werkzeug handelt es sich um den innengekühlten Vollhartmetallbohrer ADO-SUS für rostfreie Stähle – Werkstoffe, die oft eine niedrige Wärmeleitfähigkeit besitzen und bei der Zerspanung zu Materialverhärtungen, Aufschweißungen und langen Spänen neigen. Der ADO-SUS begegnet dem mit einer besonders scharfen Schneidkante, die Materialverhärtungen reduziert und Folgebearbeitungen erleichtert. Durch die neuartige Nutgeometrie des Werkzeugs entstehen kurze, kompakte Späne, die sich sicher abführen lassen. Zugleich verhindert der geringe Widerstand an der Führungsfase das Entstehen hoher Reibung und übermäßige Wärmeentwicklung. Ein neues Design der Kühlkanäle ermöglicht zudem größere Durchflussmengen des Kühlmittels und ein besseres Umspülen der Bohrerspitze, sodass sich weniger Wärme im Material staut. Nicht zuletzt mindern die hohen Adhäsionskräfte der WXL-Beschichtung das Risiko von Abplatzungen.

Wie der ADO-SUS war auch das ursprünglich eingesetzte Werkzeug ein VHM-Bohrer. Während seine Schnittgeschwindigkeit mit 50 m/min noch das gleiche Niveau hatte, lag der Vorschub mit 0,11 mm/U deutlich darunter. Vor allem jedoch traten mit dem Werkzeug immer wieder Schwankungen bei der Standmenge auf, sodass der Wechsel auf den ADO-SUS letztlich zwei Hauptgründe hatte: Swacrit suchte ein Werkzeug, mit dem sich Bearbeitungszeit sparen ließ; vor allem aber war die beabsichtigte Prozesssicherheit alternativlos. „Heute haben wir beides“, konstatiert Dietmar Raffl, Teamlead Mechanische Fertigung, „wobei wir mit dem ADO-SUS auf Standmenge fahren. Der Prozess ist inzwischen so optimiert, dass wir mit einem Werkzeug mindestens ein Los abdecken. Vorher verhinderten die großen Schwankungen einen rechtzeitigen Werkzeugtausch und damit die sicherere Prozessführung.“

Die Gehäuse werden robotergestützt verlötet.

Kompetenz in der Vakuumtechnik

Eine wichtige Säule im Portfolio von Swacrit bildet Vakuumtechnologie, die unter anderem in der Halbleiterindustrie eingesetzt wird. Neben der Zerspanung sind für die Fertigung das Fügen und die Oberflächenbearbeitung ausschlaggebend, wie die Gehäusefamilie zeigt. Mittels Hochvakuumlöten garantiert Swacrit die nötige hohe Dichtheit der Verbindungen. Als Teil dieser Vakuumtechnik, die zum Beispiel in der Mikrochipproduktion eingesetzt wird, stellen die Gehäuse die hochreine Produktion sicher. Während sich Swacrit in der mechanischen Fertigung meist auf Klein- und Mittelserien konzentriert, zeigt die Gehäusefamilie, dass auch größere Stückzahlen sicher beherrscht werden. „In jedem Fall, ob nun intern oder extern gefertigt, streben wir an, die Kernbauteile unserer Baugruppen selbst herzustellen“, hebt Raffl hervor. „Bei einer Größe von üblicherweise 10 bis 500 mm bestehen unsere Teile zu 90 % aus nichtrostenden Stählen. In kleineren Umfängen werden auch Kupfer und Aluminium bearbeitet. In dieser Konstellation übernimmt Swacrit weniger die Fertigung von Einzelteilen als von Baugruppen.

In solchen Öfen schmilzt das Lot bei 1000 °C auf, dringt per Kapillarwirkung zwischen die zu fügenden Teile ein und erzeugt beim Aushärten vakuumdichte Verbindungen.

Sechs statt eins

Die Zusammenarbeit mit OSG, von der Swacrit heute profitiert, ist maßgeblich auf die Impulse von Mario Bliem als neuem Ansprechpartner zurückzuführen. „Er hat nicht nur den Service und die Beratung intensiviert, er hat auch gleich zwei Kollegen zum Workshop „Späne Profiler“ nach Göppingen eingeladen“, erzählt Raffl. Außerdem wurden in Wildermieming mittlerweile Mitarbeiter auf Werkzeuge und Prozesse geschult. In die Bohrversuche mit dem ADO-SUS war Swacrit zunächst mit einem 6,9er Bohrer gestartet – als Kernlochbohrer für M8-Gewinde. Später kamen weitere Durchmesser und Längen hinzu wie ⌀ 8,5 mm 5xD und ⌀ 11 mm 3xD, die ebenso durch Leistung und Langlebigkeit überzeugten. Swacrit sucht bei solchen Anwendungen grundsätzlich nach dem Optimum von Prozesssicherheit und Standzeit/Standmenge. „Unter dieser Prämisse fahren wir heute mit dem ADO-SUS ⌀ 6,9 mm 3xD bei 50 m/min einen Vorschub von 0,2 mm/U, also 90 % mehr“, berichtet Raffl. „Zugleich ist die Standmenge um 40 % höher, sodass wir mit einem Bohrer ein Los sicher abdecken. Mehr noch: Die über 2.000 Teile, die wir bisher mit dem ADO-SUS gefertigt haben, entsprechen circa sechs Losen.“

Der Ring ist nun mit dem Gehäuseteil verbunden.

Auf dem Weg zum universellen Werkzeug

Um solche Ergebnisse zu generieren, verringert eine schmalere Führungsphase des Bohrers die Reibung an der Bohrungswand. Weil das VHM-Werkzeug konischer als herkömmliche Bohrer ausgelegt ist, neigt es auch weniger zum Klemmen. Und während konventionelle Bohrer oft eine gerade Schneide nutzen, arbeitet der ADO-SUS mit einer sogenannten „Wave“-Schneide. Darüber hinaus lässt das komplexe Nutdesign dem Span mehr Platz, und die WXS-Beschichtung ist besonders glatt, was die Späneabfuhr nochmals verbessert. Mit diesen Werkzeugeigenschaften hat Swacrit neben der Prozesssicherheit auch den Durchsatz der Ringe erhöht. So werden mittlerweile pro Schicht zwei Teile mehr gefertigt. „Wesentlich ist jedoch: Wir bearbeiten heute Bauteile prozesssicher, die schon eine gewisse Wertschöpfung beinhalten“, unterstreicht Raffl. „Für weitere Einsätze des ADO-SUS denken wir daher an zwei, drei Anwendungen, bei denen wir ebenfalls Probleme mit der Prozesssicherheit haben. Zum Beispiel beim Bohren von 1.4435.“ Magnus Hoyer, Leiter der OSG-Academy in Göppingen, hebt daher heraus: „Entwickelt wurde der ADO-SUS zwar für nichtrostende Stähle, er ist aber auch für Stahl, Aluminium, Duplex- u. Superduplexstähle und Titan geeignet. Indem er hier die gleichen Späne erzeugt, wird er immer mehr zum universellen Werkzeug.“

Technologien jenseits der Komfortzone

Dass die Zusammenarbeit von Swacrit und OSG immer breiter angelegt wird, zeigt die aktuelle Diskussion über ein ganz anderes Verfahren. Ausgangspunkt ist einmal mehr die Vakuumtechnik, wo die Anforderungen an die Dichtheit von Flächen regelmäßig steigen. Oft werden solche Dichtflächen heute noch manuell geschabt, Swacrit will den Prozess jedoch auf die Maschine bekommen. Hale Machining ist das Stichwort, bei dem der Halter eines nicht rotierenden Werkzeugs so gesteuert wird, dass das Werkzeug senkrecht zur bearbeiteten Werkstückoberfläche und die Spanfläche senkrecht zur Werkzeugmittelpunktbahn ausgerichtet ist. „In der Zusammenarbeit mit OSG haben wir mittlerweile den Grundstein für diese Technologie gelegt“, betont Raffl. Und Bliem ergänzt: „Obwohl die Technologie nicht zu unserer Kernkompetenz gehört, wollen wir auch dafür gemeinsam eine Lösung erarbeiten. Das ist unser Verständnis von Partnerschaft.“