(Bild: Baumgarten, werkzeug&formenbau)
Immer wenn es darum geht, kleine Dinge ganz groß darzustellen, ist der Modellbau Baumgarten in Rheinböllen eine gefragte Adresse. Von mannshohen Modellen des Fernsehpreises „Goldene Kamera“ für die Galaveranstaltung über überlebensgroße Basketballspielerfiguren und das meterhohe Modell eines Werkzeugs bis zum materialisierten Entwurf eines Wohnmobilführerhauses reicht die weit gespannte Palette. Kunden kommen aus nahezu allen Branchen vom Showbusiness bis hin zur Automotive- und Medizintechnik. Daneben gehören Gießerei- und Feuerfestmodelle ebenso zum Portfolio wie Designmodelle. Gefertigt wird in verschiedenen Kunststoffen und in Holz sowie in Styropor. Die Stückzahl ist in der Regel 1.
Für die Bearbeitung von Holz- und Kunststoffwerkstoffen – in erster Linie werden Materialien aus dem Spektrum zwischen PU 300 bis PU 1200 zerspant – beschaffte Geschäftsführer Volker Gumm
Bei Baumgarten
entstehen Modelle unter anderem für Showbusiness,
Sport-Events und
die Werbebranche .
vor kurzem eine neue Fräsmaschine des Typs Sahos dynamic fc 3000 cnc von Styrotec mit Heidenhain-iTNC530-Steuerung und einer Spindel, die bis 22 000 min-1 dreht. „Das ist unser Einstieg ins 5-Achs-Fräsen“, erklärt Gumm. „Derzeit arbeiten wir noch mit angestellten Achsen, aber das Ziel heißt ganz klar 5-Achs-Simultanbearbeitung.“
Werkzeuge aus Vollhartmetall
Konstruiert wird bei Baumgarten auf Tebis: „Das Softwarepaket passt hervorragend für uns als Modellbauer“, erläutert Gumm. „Damit können wir alles abdecken, was wir benötigen.“ Mit der neuen Maschine haben sich die Frässtrategien geändert. „Im Vergleich zu früher fahren wir heute relativ hohe Vorschübe bei kleinen Zustellungen“, erklärt er. Typische Bearbeitungsparameter sind 5 bis 20 m/min Vorschubgeschwindigleit bei 2 bis 3 mm Zustellung beim Schruppen und 0,3 mm beim Schlichten. Gumm: „Die Ursache für diesen Strategiewechsel liegt in erster Linie in der hohen Dynamik der Portalmaschine, die wir optimal für unsere Fertigung nutzen wollen.“ Aufgrund der teilweise sehr tiefen und engen Kavitäten ihrer Werkstücke setzen Gumm und seine Zerspanungsexperten auf lang auskragende Werkzeuge.
Das sagt die Redaktion
Wer rechnen kann …
Fräsen mit Köpfchen: Das Wechselkopfsystem spart bei Baumgarten bares Geld – bei absolut gleichen technischen Werten wie Monoblockwerkzeuge. Die Schnittstelle zwischen Schaft und Fräskopf ist praxiserprobt und prozesssicher, das Horn-System DG ist bei unterschiedlichsten Anwendern im Einsatz. Der sehr präzise Tausch der Schneidenkörper auf der Maschine ohne die Notwendigkeit, das Werkzeug neu zu vermessen, bringt zudem zusätzliches Rationalisierungspotenzial. Hartmetall ist teuer, und das komplette Werkzeug nach Gebrauch entsorgen zu müssen macht weder unter ökonomischen noch unter ökologischen Gesichtspunkten Sinn. Deshalb ist es sicher keine schlechte Idee, den Einsatz eines derartigen Wechselkopfsystems in der eigenen Fertigung zu überprüfen. Speziell dann, wenn man sowieso schon mit spitzem Bleistift kalkulieren muss.
Richard Pergler
Die Schrupp- und Kopierfräser sind als Vollhartmetallwerkzeuge ausgeführt. „Bei einem Durchmesser von 20 mm sind die Werkzeuge durchaus bis 250 mm lang“, erklärt der Modellbauer. „Und wenn auch Holz- und Kunststoffmaterialien in der Regel leichter zu bearbeiten sind als etwa Stähle – auch diese Materialien können sehr abrasiv sein. Gerade dann, wenn man es wie wir in immer mehr Fällen mit Ureolwerkstoffen wie PU 1200 zu tun hat.“
Mit der Sahos dynamic fc 3000 cnc steigt der Modellbau in die 5-Achs-Bearbeitung ein.
Werkzeugverschleiß ist also durchaus ein Thema. Und bei den Werkzeugen geht die Beschaffung richtig ins Geld: „Der Preis für solch einen Vollhartmetallfräser liegt klassischerweise irgendwo zwischen 300 und 400 Euro“, rechnet Gumm. „Besonders ärgerlich für uns war, dass wir nach der Nutzung das komplette Werkzeug entsorgen mussten – auch den Schaft, den wir teuer mitbezahlt haben.“ Zwar ließen sich die Werkzeuge ein- oder mehrmals nachschleifen, aber aufgrund der Beschichtung war dies nicht lohnend, zumal auch die Standzeit bei einem aufbereiteten Werkzeug deutlich unter der eines Neuwerkzeugs lag.
Als Gumm daher vom modularen DG-Wechselkopffräsersystem des Tübinger Hartmetallspezialisten Paul Horn erfuhr, prüfte er sofort die Einsatzmöglichkeiten für seinen Betrieb. „Die Idee überzeugte auf Anhieb, aber das Fräsersystem hatte einen Nachteil: Die aus Hartmetall gefertigten Schäfte waren für uns schlicht zu kurz“, berichtet er. „Für unseren 20er-Fräser etwa gab es die Schäfte nur bis 150 mm Länge – das reichte bei weitem nicht aus.“
Zusammen mit den Werkzeugexperten bei Horn prüfte Gumm die Möglichkeiten und investierte in überlange Schäfte – für den 20er-Fräser orderte er einen 250 mm langen Hartmetallschaft.
Die Fräsköpfe werden auf der Maschine gewechselt. Die Werkzeugschäfte bleiben eingeschrumpft in ihren HSK-63-Aufnahmen im Magazin. Die Schnittstelle des DG-Wechselkopfsystems ist absolut prozesssicher.
„Die Werkzeuge werden für höchst unterschiedliche Werkstoffe eingesetzt, sie sind unter anderem auf Materialien bis 58 HRC ausgelegt“, erläutert Gumm. „Also sollten die Fräser aus dem DG-Programm auch unseren Werkstoffen standhalten.“
Sehr stabile Schnittstelle
Die patentierte Schnittstelle des Systems DG bietet eine breite Abstützung und stabile Fixierung. Die besondere Bauweise soll für eine optimale Steifigkeit und Rundlaufgenauigkeit auch bei unterschiedlichsten Fräsoperationen wie Kopierfräsen, Nutfräsen mit Eckenradius, Fasfräsen, Hochvorschubfräsen und vielen Sonderfräsoptionen sorgen. Das Werkzeugsystem DG ist sowohl zum Schruppen als auch zum Schlichten inzwischen bei zahlreichen Anwendern für höchst unterschiedliche Fräsbearbeitungen im Einsatz.
Trends µ-genau
Rationell wechseln
Die Kombination aus Hartmetallfräskopf und einem stabilen Schaft aus Hartmetall, der immer wieder verwendet wird, minimiert den Hartmetallverbrauch und entspricht so den Forderungen nach Nachhaltigkeit. Sie ersetzt in vielen Anwendungen bisher verwendete Vollhartmetallfräser, ist aber aus Anwendersicht mit Abstand wirtschaftlicher, da bei einem verschlissenen Werkzeug nur der Kopf getauscht werden muss und nicht das komplette Werkzeug. Zwar lassen sich Hartmetallwerkzeuge nachschärfen, das geht aber erfahrungsgemäß mit einer reduzierten Standzeit einher. Zudem ist es problematisch, wenn das Werkzeug beschichtet ist. Beim modularen Frässystem hat der Anwender nach dem Kopfwechsel sofort ein frisches Werkzeug. Zudem wird das Rüsten deutlich einfacher.
Höhere Investitionskosten amortisieren sich schnell
Bei den Werkzeugköpfen setzen die Modellbauer auf die HornModelle mit der Bezeichnung DGM – sie verfügen über Eckenradien je nach Durchmesser zwischen 0,2 und 1 mm. „Inzwischen verwenden wir die gesamte Familie – Fräser mit 10, 12, 16 und 20 mm Durchmesser“, erklärt Gumm. „Und es rechnet sich. Zwar waren die überlangen Sonderschäfte in der Anschaffung nicht ganz billig. Aber da sie wiederverwendbar sind und wir bei einem verschlissenen Werkzeug nur noch den Kopf kaufen müssen, der deutlich preiswerter ist als ein ganzes Werkzeug, amortisiert sich die anfängliche Mehrinvestition ganz locker schon beim zweiten Kopf.“
„Wir lassen die Werkzeugschäfte inzwischen eingeschrumpft in ihren HSK-63-Aufnahmen im 12-fach-Werkzeugwechsler auf der Maschine und tauschen nur noch die Köpfe – das geht unserer Erfahrung nach sehr schnell und einfach und trotzdem mit einer Wechselgenauigkeit unter 0,02 mm.“
Volker Gumm,
Geschäftsführer beim
Baumgarten Modellbau
Mit dem Schwingungsverhalten der modularen Werkzeuge ist Gumm sehr zufrieden: „Es unterscheidet sich in nichts vom klassischen Monoblockwerkzeug.“ Die Schnittstelle der Wechselkopfwerkzeuge hat sich nicht nur als sehr sicher, steif und stabil, sondern auch als sehr exakt erwiesen: „Wir lassen die Werkzeugschäfte eingeschrumpft in ihren HSK-63-Aufnahmen im 12-fach-Werkzeugwechsler auf der Maschine und tauschen nur noch die Köpfe – das geht sehr schnell und einfach und trotzdem mit einer Wechselgenauigkeit unter 0,02 mm. So können wir auf ein erneutes Einmessen verzichten. Wir haben uns also zusätzlich zur Ersparnis in der Beschaffung klare Vorteile beim Rüsten erarbeitet.“
Kontakt: Baumgarten Modellbau GmbH, www.baumgarten-modellbau.de
Hartmetall-Werkzeugfabrik Paul Horn GmbH, www.phorn.de
Weitere interessante Videos finden Sie auf dem Youtube-Kanal der werkzeug&formenbau.