Eine typische Spritzgussform, die bei CTD hergestellt wird. – Bild: F. Zimmermann GmbH

Eine typische Spritzgussform, die bei CTD hergestellt wird. Sie besteht meist aus hochge­härtetem Werkzeugstahl P-20. – Bild: F. Zimmermann GmbH

| von Sabine Königl

Die 1953 gegründete Commercial Tool Group hat sich vom kleinen Formenbaubetrieb im Großraum Grand Rapids, der zweitgrößten Stadt im US-Bundesstaat Michigan, zu einem bedeutenden Anbieter von Spritzguss- und Pressformen, Vorrichtungen und Automatisierungen entwickelt.

CTD bietet schlüsselfertige Lösungen für Hersteller von verschiedenen Kunststoff- und Verbundteilen, die überwiegend in der Automobilindustrie zum Einsatz kommen. Um dafür großformatige Werkzeuge herzustellen, setzt der Spezialist seit Kurzem auf eine Portalfräsmaschine FZ40 Compact von F. Zimmermann aus dem schwäbischen Neuhausen. Die amerikanische Niederlassung des Maschinenbauers, die Zimmermann Inc., sitzt ebenfalls in Michigan, in der Stadt Wixom in Oakland County.

Trends µ-genau: FZ40 Compact von F. Zimmermann

Die CNC-Portalfräsmaschine eignet sich mit ihrer Bauweise und ihrem eigensteifen Maschinenbett für die simultane 5-Achs-Hochvorschubzerspanung unterschiedlichster Werkstoffe wie Stahl und Aluminium. Die Kompaktmaschine benötigt kein spezielles Maschinenfundament und lässt sich flexibel auf soliden Industrieböden aufstellen. Ihre verstärkte Grundplatte, die einem Maximalgewicht von bis zu 16 Tonnen standhält, und die acht Aufstellelemente der FZ40 Compact verringern Schwingungen – für höchste Genauigkeit und optimale Oberflächengüte der Werkstücke.

Die Verantwortlichen bei CTD haben die Maschine das erste Mal auf der IMTS in Chicago gesehen. Überzeugen konnte die offene Bauweise, das oben fahrende, dynamisch angetriebene Portal, der extrem solide Grundaufbau und das steife Gesamtkonzept. Das Gewicht der Anlage war etwa doppelt so hoch wie das einer Konkurrenzmaschine, die sich die Verantwortlichen ebenfalls angeschaut hatten.

„Wir wussten, dass die Genauigkeit der Zimmermann-Anlage unseren Anforderungen entsprechen würde“, erklärt Werksleiter Darin Hall. „Denn die Klemmkräfte der A- und C-Achse des eingesetzten VH60-Fräskopfs würden es ermöglichen, die Vorteile des HSK-A100 Werkzeugdrehmoments und der Leistungsbereiche voll auszuschöpfen.“

CTD-Geschäftsführer JD Bouwman mit seinem Team. – Bild: F. Zimmermann GmbH
CTD-Geschäftsführer JD Bouwman (1. Reihe, Mitte) mit seinem Team und Zimmermann-Inc. Geschäftsführer Cornelius Kiesel (1. Reihe, rechts) an der ersten bestellten FZ40 Compact in den USA. – Bild: F. Zimmermann GmbH

Die Fräsmaschine ist kompakt, stabil und leistungsstark

Mit dieser platzsparenden Maschine kann der Anwender primär Stahl, Guss und Titan wirtschaftlich bearbeiten. Für die effiziente Schwerzerspanung setzt Zimmermann auf ein massives und struktursteifes Portal. Zudem kommt ein großer Kreuzschlitten zum Einsatz, und auch der Senkrechtschlitten ist speziell für die Bearbeitung von Werkzeugstahl ausgelegt. Diese Features machen die Maschine sehr stabil. Mit der verstärkten Grundplatte lassen sich Werkstücke bis zu 16 Tonnen aufnehmen. Acht zusätzliche Aufstellelemente sorgen für noch mehr Standfestigkeit.

Die mit Spezialbeton gefüllten Seitenwände stehen auf dem Maschinenbett. Damit lässt sich die Anlage auf einem soliden Industrieboden aufstellen – zumeist ohne ein spezielles Maschinenfundament. Dank ihrer besonderen Leistungsstärke und Stabilität können Betreiber Bauteile aus Stahl fünfachsig schnell und wirtschaftlich bearbeiten. Dabei erreicht die Maschine kurze Durchlaufzeiten, eine hohe Verfügbarkeit sowie eine hohe Präzision.

„Die Steifigkeit der Zimmermann-Maschine ist ein echtes Plus für unser Unternehmen“, ist sich Hall sicher. Denn diese ermöglicht sogar die erforderliche Genauigkeit für die bei CTD hergestellten Spritzgussformen für Optiken und Linsen. Darüber hinaus ergab die Steifigkeit auch über eine lange Laufzeit eine optimale Oberflächenqualität, die für Automobilteile der Klasse A erforderlich ist. Da der Bearbeitungsvorgang im Betrieb zwar überwacht, nicht aber beaufsichtigt ist, waren Faktoren wie Zuverlässigkeit und Wiederholgenauigkeit der Maschine äußerst wichtig.

Profil: Commercial Tool & Die Inc. (CTD)

Die 1953 gegründete Commercial Tool Group mit Sitz in Michigan ist Anbieter von Spritzguss- und Pressformen, Vorrichtungen und Automatisierungen. Das Unternehmen befindet sich in Familienbesitz und wird von zwei Enkeln des Gründers, James (JD) und Dan Bouwman, geführt. Heute verfügt die Gruppe über drei Geschäftseinheiten:

Commercial Tool & Die (CTD), CG Plastics und CG Automation & Fixture, die sich auf die Entwicklung und Herstellung unter anderem von Qualitätsmessgeräten, automatisierten Schweißanlagen sowie auf Pressen konzentriert. CG Plastics ist ein zertifiziertes Unternehmen, das Spritzgussversuche und die Produktion kleiner Stückzahlen übernimmt. Dazu verfügt es über Spritzgießmaschinen von 85 bis 2500 Tonnen.

 

Um den vielfältigen Anwendungen im Betrieb gerecht zu werden, forderte der Formenbauer einige Modifikationen an der Anlage. So sollten etwa die Sensoren geändert und die Z-Achse erweitert werden. Zudem galt es, die Werkzeugwechsel­fähigkeit von 300 auf 400 Millimeter für längerer Werkzeuge zu erhöhen, die C-Achsen-Drehung für 5-Achs-Programme auszuweiten sowie eine Feinabstimmung der Getriebe und Motoren in Zusammenarbeit mit Heidenhain Engineering.

Außerdem benötigte der Hersteller­ ein neues Design für den Werkzeugwechsler. „Normalerweise sind Maschinenbauer vor große Herausforderungen gestellt, wenn wir Konstruktionsänderungen verlangen“, berichtet Hall. „Das Zimmermann-Team reagierte schnell und flexibel.“

FZ40 Compact. – Bild: F. Zimmermann GmbH
Um den vielfältigen Anwendungen im Betrieb gerecht zu werden, forderte der Formenbauer einige Modifikationen an der Anlage. Das Zimmermann-Team reagierte schnell und flexibel. – Bild: F. Zimmermann GmbH

Konstruktive Zusammenarbeit führt zu bedarfsgerechten Lösungen

"Die mechanischen und elektrischen Konstruktionsänderungen an der Maschine waren für diesen Anwendungsfall erforderlich, und die Softwareanpassungen der Heidenhain-Steuerung war einfach zu bewerkstelligen", sagt Cornelius Kiesel, Präsident von Zimmermann Inc. "Dazu verfügen unsere Kollegen in Deutschland über umfangreiche Erfahrungen mit Werkzeugbauern, die die FZ40 Compact bereits einsetzen." Die Konstruktionsabteilung und die Anwendungsspezialisten entwickelten eine bedarfsgerechte Lösung.

CTD konnte die Maschine bereits nutzen, während die Modifikationen implementiert wurden. Die Ergebnisse wurden dokumentiert und an Zimmermann zurückgemeldet. „Mit dieser Maschinentechnik können wir die Zykluszeiten um mindestens zehn Prozent reduzieren, ohne Kompromisse bei der Oberflächenqualität machen zu müssen“, betont Hall. „Zimmermann hat uns zugehört und ist auf unsere Bedürfnisse eingegangen.“ Damit ließen sich alle Anforderungen erfüllen.

Während der Produktion überträgt die Steuerung die Daten der FZ40 Compact an das kundenseitige ERP-System. Ein ERP-­Protokoll verfolgt alle Leistungen wie Planung, Arbeitspläne, vergleichende Schichtanalysen sowie die Gesamtanlageneffektivität. „Wir konnten die Leistung und das Drehmoment der FZ40 Compact nutzen, um die Schnittgeschwindigkeiten zu verbessern“, erläutert Werksleiter Hall. „Durch den Einsatz der HSK-A100-Spindeltechnologie können wir unsere Werkzeuge auch aggressiver bearbeiten, ohne die Oberflächenqualität zu beeinträchtigen.“ Die Kunden profitierten damit von kürzeren Durchlaufzeiten – zudem konnte CTD auch mehr Aufträge gewinnen.

Die Mitarbeiter können Zykluszeiten um mindestens 10 Prozent reduzieren. – Bild: F. Zimmermann GmbH
Mit der Maschinentechnik von Zimmermann können die Mitarbeiter bei den Prozessen Zykluszeiten um mindestens 10 Prozent reduzieren, ohne Kompromisse bei der Oberflächenqualität eingehen zu müssen. – Bild: F. Zimmermann GmbH

CAM Software ermöglicht zuverlässige Prüfung der Werkstücke

Zum Einsatz kommt die Powermill CAM-Software-Lösung mit CAM-to-Machine-Integration. Damit können die Mitarbeiter die Werkstücke zuverlässig prüfen, bevor sie diese aus der Maschine nehmen. Bei den typischerweise hergestellten großen Formteilen ist diese Eigenschaft ein wesentlicher Vorteil. CTD verwendet auch die Zeiss-CMM- und Creaform-Laser-3D Inspektionstechnologie.

Alle erforderlichen Modifikationen wurden gründlich diskutiert, auf ihre Machbarkeit hin analysiert und in das endgültige Design der Maschine umgesetzt. Cornelius Kiesel von Zimmermann ist sich sogar sicher, dass viele der für diesen Kunden entwickelten Maschinenmodifikationen in Zukunft zum Standard gehören werden. „Als wir die Auswirkungen der fertigen Anlage auf die Produktion sahen, waren wir überzeugt, dass diese Optionen auch für viele andere Zerspaner in der Branche überaus sinnvoll sind.“

Quelle: F. Zimmermann GmbH

Der Eintrag "freemium_overlay_form_wuf" existiert leider nicht.