Mit technischen Innovationen Akzente setzen

Der Arbeitsraum des 5-Achsen-Bearbeitungszentrums von Hermle mit integrierter MPA-Technologie bei der Herstellung eines Werkzeugeinsatzes.

Wissenswertes zur MPA-Technologie

Die Hermle MPA-Technologie ist ein thermisches Spritzverfahren für Metallpulver zur generativen Fertigung von Formen- und Werkzeugbau- sowie speziellen Maschinenbau-Teilen. Die Auftragseinheit für den generativen Werkstückaufbau mit unterschiedlichen Materialien ist in ein 5-Achsen-Hochleistungs-Bearbeitungszentrum vom Typ C 40 U integriert. Zur Komplettherstellung eines Werkstücks wird im C 40 U der Materialauftrag mittels MPA-Technologie mit der präzisen 5-Achsen-Zerspantechnologie der Hermle AG kombiniert.

Aktuell sind für die MPA-Technologie folgende Materialien einzusetzen: Stähle: 1.2344 Warmarbeitsstahl (H13); 1.2344 Warmarbeitsstahl; 1.4404 Rostfreier Stahl (316L). Schwermetalle: Reinkupfer; Bronze. Leichtmetalle: Titan; Aluminium. Je nach Bedarf und Kombination kommen die Materialien, deren Spektrum sukzessive ausgeweitet wird, z. B. für temperierte Spritzgieß- oder Druckgusswerkzeuge sowie für funktionsintegrierte Bauteile zur Verwendung. Dabei ist es möglich, durch wasserlöslichen Füllstoff, der zum Fertigungsende heraus zu spülen ist, Kanäle und komplexe Hohlräume sowie Hinterschnitte zu realisieren. Eine abschließende Wärmebehandlung optimiert das Materialgefüge und sorgt überdies für die Bauteil- bzw. Oberflächenhärte nach Kundenwunsch

Die Hermle MPA-Technologie steht Hermle-Kunden exklusiv als Komplett-Dienstleistung zur Verfügung und beinhaltet Beratung, Machbarkeitsprüfung, Werkstoff-Untersuchungen, Optimierung der Teile-Konstruktion, Fertigung (auch mit vom Kunden bereitgestellten Halbzeug) sowie die Wärmebehandlung.

Die Julius Blum GmbH (Blum) ist ein weltweit tätiges Unternehmen, das auf die Herstellung und den Vertrieb von Möbelbeschlägen spezialisiert ist. Die Hauptproduktgruppen sind Klappen-, Scharnier- und Auszugsysteme für Möbel, vorwiegend in Küchen. Im Jahr 1952 von Julius Blum gegründet, zählt das österreichische Unternehmen heute zu den Marktführern der Möbelbeschlagsbranche. Nach wie vor komplett im Familienbesitz und der heimatlichen Traditionen verpflichtet, produziert Blum folgerichtig in sieben Werken in Vorarlberg sowie in weiteren Werken in Polen, USA und Brasilien. Unterstützt von 27 Tochtergesellschaften und Repräsentanzen, beliefert die Blum-Gruppe regelmäßig die Kunden in über 120 Ländern der Erde. Dem Standort Vorarlberg kommt dabei die führende Rolle zu, denn dort sind in sieben Werken sowohl die Zentrale und Verwaltung als auch Forschung und Entwicklung, Konstruktion, Werkzeug- und Sondermaschinenbau, Lehrlingsausbildung und die Produktion angesiedelt.

Dass Innovationen bei Blum ganz wesentlich zum Unternehmenserfolg beitragen, verdeutlicht die Tatsache, dass das Unternehmen über die Jahre als einer der fleißigsten Patentanmelder Österreichs auftritt und aktuell über mehr als 1.200 Schutzrechte gebietet. Viele der Erfindungen gelten bis heute als Benchmark und setzen weltweit die Standards bei Scharnier-, Klappen- und Auszugsystemen.

Um den Wünschen der Kunden sowie dem selbst gestellten sehr hohen Liefer- und Qualitätsanspruch auf Dauer genügen zu können, setzt Blum auf einen hohen Eigenfertigungsgrad, der auch alle für die Produktion relevanten Betriebsmittel, Werkzeuge und Sondermaschinen umfasst.

Abdeckkappen aus Kunststoff als Steckelement mit innenliegenden Funktions- und außenliegenden Sichtflächen, die in großen Stückzahlen hergestellt werden.

Klaus Holzer
Meister im Formenbau und verantwortlich für das MPA-Projekt, Julius Blum GmbH.

„Da wir hier wegen der hohen Stückzahlen mit Mehrfach-Spritzgießwerkzeugen arbeiten, die beim Spritzen der nicht ganz einfachen Abdeckkappen einen Innendruck von 1.000 bar und ziemlich hohe Taktfrequenzen aushalten müssen, kam es immer wieder zu Verschleißerscheinungen und folglich zu Problemen mit der Prozesssicherheit.“

Partnerschaft im Bewusstsein beider Stärken

Gerhard Gorbach, Leiter Betriebsmittelbau Werk 3 bei der Julius Blum GmbH in Höchst, erklärt die Fertigungs-Phillosophie der Vorarlberger: „Wir setzen wann immer möglich und sinnvoll auf neueste Technologien und Verfahren und gehen solche Projekte mit einem dreistufigen Evaluationsvorgehen an. Dazu gehören die grundsätzliche Aufnahme einer Idee sowie die Machbarkeitsprüfung und das Formulieren des Vorhabens. Danach folgt die Grundsatzentscheidung über die Wahl der Technologie. Den vorläufigen Abschluss bildet die Wahl des Partners, der mit uns den neuen Weg gehen soll. Wir wollen immer langfristig zusammenarbeiten und beteiligen uns aktiv an den Entwicklungsschritten.“ So geschehen auch bei der neuen Technologie „Generatives Fertigen“, das im seit langem laufenden Projekt „Automatisierte Fertigung im Werkzeugbau“ künftig eine wichtige Rolle spielen dürfte.

Im Bild v. l. n. r.: Klaus Holzer, Meister im Formenbau und verantwortlich für das MPA-Projekt, Gerhard Gorbach, Leitung Betriebsmittelbau, Helmut Böhler, Abteilungsmeister Fräsen und Maschinenbediener Huf Mathias – alle von der Julius Blum GmbH im Werk 3 in Höchst/Vorarlberg.

Gerhard Gobach
Leitung Betriebsmittelbau Werk 3, Julius Blum GmbH.

„Das generative Fertigen in Gestalt der MPA-Technologie bietet für das Unternehmen Blum noch viel Potenzial, das wir gemeinsam mit unserem Partner Hermle realisieren werden.“

Generative Fertigung als logischer Schritt

Ausgehend von der bei Blum mit großem Erfolg praktizierten Komplett-/Simultanbearbeitung auf 5-Achsen-CNC-Hochleistungs-Bearbeitungszentren des langjährigen Lieferanten Maschinenfabrik Berthold Hermle AG – und anlässlich der Vorstellung der neuen MPA-Technologie zur generativen Fertigung von Komponenten für Spritzgieß- sowie Druckgusswerkzeuge und Formen – fiel die Entscheidung, sich hier zu engagieren. Denn die generative Fertigung stellt nach Ansicht von Gorbach und Kollegen den nächsten logischen Schritt zur weiteren Rationalisierung bei der Herstellung etwa von Spritzgießwerkzeugen mit konturnaher Kühlung oder Formeinsätzen mit CU-Kern dar.

Zwar stand bei Blum zunächst die generative Fertigung von Prototypen im Vordergrund, jedoch kristallisierte sich bald heraus, dass die Vorteile der MPA-Technologie eher in den genannten Anwendungsbereichen liegen, die wohl mehr als genug Potenzial beinhalten. Als Referenzprojekt wählten Gerhard Gorbach und Klaus Holzer, Meister im Formenbau und zuständig für das Projekt Generative Fertigung/MPA, ein Kunststoffteil „Abdeckkappe“. Dieses wird in großen Stückzahlen benötigt und stellt, auf Grund der hohen Qualitätsansprüche an Funktionalität, Passgenauigkeit und sichtbare Flächen, wegen der kontinuierlichen Kühlung eine spritzgießtechnische Herausforderung dar.

Dieses Bild zeigt den Einsatz eines Mehrfach-Spritzgießwerkzeugs mit vier Nestern (zwei in konventioneller zweiteilig gelöteter Bauweise und zwei in MPA-Technologie erstellt) zur Serienproduktion von Abdeckkappen.

Überzeugend im Praxistest: MPA-gefertigte Werkzeug-Nester

Klaus Holzer liefert dazu folgende Erklärung: „Bis dato mussten wir solche Werkzeuge sehr aufwändig aus zwei Teilen herstellen, die dann durch Zusammenlöten gefügt wurden. Da wir hier wegen der hohen Stückzahlen mit Mehrfach-Spritzgießwerkzeugen arbeiten, die beim Spritzen der nicht ganz einfachen Abdeckkappen einen Innendruck von 1.000 bar und ziemlich hohe Taktfrequenzen aushalten müssen, kam es immer wieder zu Verschleißerscheinungen und folglich zu Problemen mit der Prozesssicherheit. Weil sich mit der MPA-Technologie von Hermle – nämlich durch Verwendung geeigneter und vor allen Dingen homogen verbundener sowie hochpräzise bearbeiteter Materialien plus automatisierter Bearbeitung und reduzierter Fertigungszeit – für uns ein echtes Nutzenversprechen zeigte, machten wir den Praxisversuch und rüsteten ein 4fach-Spritzgießwerkzeug für Abdeckkappen mit zwei konventionellen und zwei MPA-gefertigten Nestern aus."

Die MPA-gefertigten Nester basieren auf Werkzeugstahl (1.2344) und weisen, zur besseren und vor allem kontinuierlich kontrollierten Wärmeabfuhr konturnahe Kühlkanäle auf. Bei Blum verspricht man sich durch die mittels MPA-Technologie hergestellten Werkzeuge weitere Vorteile wie z. B. höhere Spritzgießqualität, kürzere Zykluszeiten und Steigerung der Produktivität pro Zeiteinheit.

Resümee und Ausblick

Abschließend meinte Gerhard Gorbach: „Diese Technologie birgt eine ganze Reihe von Vorteilen, die nicht unbedingt auf den ersten Blick sichtbar sind. Wir können die Werkzeuge zum Spritzgießen und auch für Druckgussteile künftig noch kompakter auslegen – sprich bei gleicher Baugröße mehr Nester unterbringen – und mit vorhandenen Spritzgießmaschinen die Produktivität weiter steigern. Darüber hinaus lassen sich die CAD-Daten der Werkzeuge und Komponenten fertigungstechnisch optimieren und somit auch die Automatisierung und Rationalisierung im Formen- und Werkzeugbau weiter vorantreiben. Zumal ein solches Werkzeug eben nicht mehr zweiteilig sondern einteilig aufzubauen und zu fertigen ist und das Löten als Zwischenschritt sowie die Nachbearbeitung komplett entfallen. Des Weiteren steigt die Prozesssicherheit und es ist eine reproduzierbare Produktqualität gewährleistet. Als wichtigen weiteren Vorteil sehen wir die Möglichkeit, verschiedenste Werkzeugbau-Materialien mit unterschiedlichsten Eigenschaften in Kombination einsetzen und dergestalt im Detail auf spritzgieß- oder druckgusstechnische Anforderungen eingehen zu können – und zwar ohne irgendeinen Kompromiss akzeptieren zu müssen, beispielsweise die Produktivität, Qualität und Oberfläche sowie den damit verbundenen Lichteinfall bei unseren äußerlich sichtbaren Produkten betreffend. So gesehen bietet das generative Fertigen in Gestalt der MPA-Technologie für das Unternehmen Blum noch viel Potenzial, das wir gemeinsam mit unserem Partner Hermle realisieren werden.“