Starrag Group HEC 500 D: Schnell, präzise und langfristig prozesssicher

Jüngstes Bearbeitungszentren bei Brabant Alucast in Oss: Die (zweifach vorhandene) HEC 500 D erzielt im Vergleich zu anderen Maschinen deutlich kürzere Stückzeiten. Dafür sorgen u. a. die hohen Eilgänge in den Linearachsen, sowie die Motorspindel, die in einer Sekunde von Null auf 20.000 U/min beschleunigen kann.

Brabant Alucast ist auf die Konstruktion, Entwicklung und Produktion von Hochdruck-Aluminium- und -Magnesium-Druckgussteilen für die Automobilindustrie spezialisiert und gehört in diesem Sektor nach Qualitäts-Ranking und Jahresumsatz zu den besten Firmen in Europa. Das Unternehmen mit Hauptsitz im niederländischen Oss und vier weiteren Niederlassungen in Holland, Deutschland, Italien und Tschechien verfügt über eine breite Vielfalt verschiedener Produktionsverfahren, um für seine Kunden hochwertige Teile herzustellen. Dazu zählen u. a. die beiden selbst entwickelten Druckguss-Technologien Exactfit Casting™ und Vacural® Casting.

Doch Brabant Alucast verfügt nicht nur über Druckguss-Kapazitäten von 300 bis 4.000 Tonnen – das Unternehmen zeichnet sich besonders durch sein Komplettangebot aus, das die CNC-Bearbeitung und die Montage der Automobilkomponenten einschließt. Qualität und Kundenorientierung spielen dabei eine besondere Rolle. Für sein QM-System hat Brabant Alucast die ISO/TS 16949 (2009) Automotive Certification erhalten, und für seinen kundenorientierten Ansatz wurde das Unternehmen bereits sechs Mal mit dem European Aluminium Award (Automotive) ausgezeichnet.

Am Standort Oss konzentriert sich Brabant Alucast mit rund 300 Mitarbeitern auf den Druckguss und die zerspanende Bearbeitung der großen Teile aus verschiedenen Magnesium- und Aluminiumlegierungen. Meist sind es Motor- und Getriebekomponenten oder Strukturteile, die einbaufertig an BMW, GM/Opel, PSA, DAF, VW/Audi, Toyota, ZF etc. geliefert werden.

Christiano Sala (links), Entwicklungsingenieur Teile & Prozesse bei Brabant Alucast, freut sich mit Benny Van Haver, Starrag Group-Vertreter Benelux, über die Leistungsfähigkeit der HEC 500 D. Mit ihrem Werkstück-Störkreisdurchmesser von 850 mm eignet sie sich auch für die Zerspanung großer Druckgussteile.

Dynamische Maschinen für die Alu- und Magnesiumguss-Bearbeitung

Christiano Sala ist in Oss als Entwicklungsingenieur Teile & Prozesse für die CNC-Bearbeitung zuständig. Ein Bereich, in dem sich u. a. acht Heckert-Maschinen befinden – sechs CWK 500 D und seit kurzem zwei HEC 500 D. Er erinnert sich noch gut an den Beginn der erfolgreichen Zusammenarbeit mit der Heckert GmbH in Chemnitz, die zur Starrag Group gehört, einem technologisch weltweit führenden Hersteller von Präzisions-Werkzeugmaschinen: „Heckert war mir schon lange als ein weltweit führender Anbieter von Bearbeitungszentren bekannt, die sich zum Fräsen, Bohren und Drehen von komplexen Werkstücken eignen. Als 1999 Benny Van Haver vom Heckert-Vertrieb auf uns zukam, um für die Bearbeitung eines Schwungradgehäuses das Bearbeitungszentrum CWK 500 D zu empfehlen, war das ein Glücksfall. Denn mit dieser Maschine, ihren 82 m/min Eilgang sowie 1 g Beschleunigung erreichten wir mit Abstand die kürzeste Fertigungszeit.“ Auch der stabile Maschinenaufbau, die Größe des Störkreises und die hydraulischen Spannmöglichkeiten entsprachen den Vorstellungen von Christiano Sala und seinen Kollegen.

Benny Van Haver, schon damals als Vertriebsleiter Benelux in der Starrag Group für Brabant Alucast in den Niederlanden zuständig, bestätigt die gute Zusammenarbeit, die sich in den folgenden Jahren ausgeweitet hat: „Zum einen realisierten wir gemeinsam eine Roboterbeschickung für die CWK. Zum anderen folgten insgesamt noch fünf weitere CWK 500 D-Bestellungen zur Bearbeitung von Ölwannen, Ventilgehäuse, Leiterrahmen, Kurbel- und Getriebegehäuse. Alle Maschinen sind mit einer Schnittstelle zur Roboterautomation und zum Teil mit einer Brandschutzanlage für die Magnesiumbearbeitung ausgeführt.“ Die sechs Heckert CWK-Anlagen arbeiten noch immer im Drei-Schicht-Betrieb, ohne nennenswerte Einbußen an Präzision und Leistungsfähigkeit. „Die Langzeitqualität dieser Maschinen macht die Investition besonders lohnenswert“, urteilt Christiano Sala. Die Entscheidung beim jüngsten Auftrag – einer Anlage zur Bearbeitung von Ölwannenoberteilen – fiel wieder zugunsten von Heckert aus. Geordert wurden zwei Maschinen des CWK-Nachfolgemodells HEC 500 D.

Im Arbeitsraum der HEC 500 D befinden sich ausschließlich Festbleche anstatt der früher üblichen Teleskopabdeckungen. Durch seinen trichterförmigen Querschnitt fallen die Späne direkt auf den mittig angeordneten Späneförderer, wodurch Spänenester vermieden werden.

Deutlich schneller als Vergleichsmaschinen

Christiano Sala betont: „Selbstverständlich haben wir vor dem Kauf intensive Studien betrieben, welche Maschinen sich für diesen Einsatz langfristig optimal eignen. Immerhin geht es um Stückzahlen von 100.000 Teilen pro Jahr, vermutlich über einen Zeitraum von mehreren Jahren.“ U. a. verglichen Sala und seine Kollegen die Fertigungszeit pro Teil mit dem exakt gleichen Programm auf einer Heckert CWK 500 D Baujahr 2005 (402,0 s), mit der eines japanischen BAZ Baujahr 2013 (388,4 s) und der neuen Heckert HEC 500 D Baujahr 2015 (321,2 s). Das Ergebnis – siehe Werte in Klammern – war deutlich: Die HEC 500 D war 20 % schneller als das Vorgängermodell CWK 500 D und 17,3 % schneller als das nur zwei Jahre ältere, japanische BAZ.

Für Benny Van Haver ist das eine Bestätigung für die erfolgreiche Entwicklungsarbeit bei Heckert: „Unsere F+E-Abteilung hat bewährte Eigenschaften wie den robusten, langlebigen Maschinenaufbau beibehalten, wesentliche Details aber auf modernsten Stand der Technik gebracht – z. B. mit hochdynamischen Vorschubantrieben und äußerst genauen Profilschienenwälzführungen in allen Linearachsen.“

Und auch Christiano Sala ist mit dem Ergebnis hoch zufrieden: „Es ist schön zu sehen, dass Heckert die Anregungen von uns und anderen Anwendern ernst nimmt und entsprechende Verbesserungen einfließen lässt.“ Der Erfolg rechnet sich für ihn in barer Münze: Denn durch die kürzeren Stückzeiten reicht die Kapazität der beiden HEC-Maschinen fürs Volumen des jüngsten Auftrags aus. Bei den bisherigen Maschinen wäre die Investition in ein drittes BAZ notwendig geworden.

Prozesssicherer Werkzeugwechsel, denn das Kettenmagazin der HEC 500 D ist eine KSS- und spänefreie Zone. Auch Hydraulikaggregate wurden zugunsten hoher Sauberkeit aus dem Umfeld des Kettenmagazins verbannt, das bei Brabant Alucast Platz für 60 Werkzeugaufnahmen (DIN 69893-HSK-A63) bietet.

Motorspindel: von 0 auf 20.000 U/min in einer Sekunde

Einen wesentlichen Anteil an der kürzeren Fertigungszeit haben die schnellen Eilgänge von 100 m/min und Beschleunigungen von 1 g in den Linearachsen. Und die Motorspindel kann mit besonderen Leistungsdaten punkten: Der Drehzahlbereich liegt zwischen 50 und 20.000 U/min, die Leistung (40/100 % ED) bei 50/48 kW und das Drehmoment (40/100 % ED) bei 85/60 Nm. In nur einer Sekunde beschleunigt sie (nach VDI 2852) von 0 auf 20.000 U/min. Dadurch reduzierten sich bei gleichem NC-Programm, gleicher Aufspannung und gleichen Werkzeugen die Nebenzeiten enorm. „Wenn dann erst das Programm hinsichtlich der Bearbeitungsdaten optimiert ist, sind vermutlich nochmals 10 % Stückzeitverkürzung möglich“, schätzt Starrag Group-Vertreter Benelux Benny Van Haver.

Auch Entwicklungsingenieur Sala weiß, welches Potenzial in der Spindel steckt: „Die Ölwanne enthält z. B. zahlreiche Gewinde M6. Um diese zu erzeugen, haben wir auf der CWK 109 Sekunden gebraucht. Auf der HEC benötigen wir nur noch 77,5 Sekunden. Auch bei diesen Zahlen haben wir eine Optimierung hinsichtlich der Spindeldrehzahl noch nicht berücksichtigt. Vermutlich können wir mit PKD-Werkzeugen noch höhere Schnittgeschwindigkeiten fahren und auch die Hauptzeit verkürzen.“

Noch befinden sich die Heckert HEC 500 D bei Brabant Alucast in der Anlaufphase und werden manuell bestückt.

Hohe Prozesssicherheit

Die hochdynamischen Horizontal-Bearbeitungszentren der Modellreihe HEC lassen sich in ihrer Ausstattung so flexibel gestalten, dass unterschiedlichste Materialien für alle Branchen der metallverarbeitenden Industrie bearbeitet werden können. Speziell zur Leichtmetallbearbeitung bietet Heckert HEC-Zentren mit Dynamikpaket an, die sich durch die erwähnt hohen Drehzahl-, Eilgang- und Beschleunigungswerte auszeichnen.

Durch ihren (thermo-)stabilen Aufbau, umfangreiche Kontroll- und Überwachungseinrichtungen sowie ein modernes Service- und Diagnosesystem sichert Heckert den Anwendern eine langfristige Bearbeitungsgenauigkeit der Toleranzklasse IT 5 zu. Das ist für Christiano Sala ein wichtiges Argument, denn seine Bauteile laufen in der Regel über viele Jahre im automatisierten Drei-Schicht-Betrieb – die Roboterbeschickung ist auch für die HEC 500 D fest geplant. Da ist eine hohe Prozesssicherheit unerlässlich. „Reguläre Maße müssen wir mit einem Prozessfähigkeitsindex CpK von 1 erreichen, kritische Merkmale mit CpK 1,67“, so der Entwicklungsingenieur. Die Ölwannenoberteile enthalten zahlreiche H7-Passungen, z. B. sogenannte OCV-Bohrungen, die hochgenaue Ventile zur Nockenwellenverstellung aufnehmen müssen. Dementsprechend wichtig sind die Genauigkeiten in Durchmesser und Rundlauf sowie eine Oberflächengüte, die bei Ra = 0,8 µm liegt.

Fazit

Durch die neuen HEC 500 D kann Brabant nachhaltig seine Profitabilität steigern. Für das erweiterte Produktspektrum erreichen die Maschinen 17,3 % schnellere Bearbeitungszeiten. Dadurch genügen bereits zwei Maschinen, um die Fertigungsaufgabe zu meistern – eine weitere, dritte Maschine wird nicht benötigt. Schon durch die Vorgängermaschinen wurde eine höchste Prozesssicherheit bestätigt, die auch bei einer fordernden Drei-Schicht-Fertigung keine Qualitätseinbußen zulässt.