Wirtschaftlich zerspanen

Da es sich bei den Rotationsgießformen für zumeist mittel- bis großformatige, ein- oder mehrteilige Produkte aus Kunststoffen um entsprechend große, also zeitaufwändig herzustellende Werkzeuge und Formen handelt, benötigen die Mitarbeiter von Maus zum einen entsprechend großes Maschinen- und Messtechnik-Equipment, zum anderen aber auch ein breites Spektrum an leistungsfähigen Zerspanungswerkzeugen. Bezüglich des vorhandenen Angebots an Bohr- und Fräswerkzeugen zur Bearbeitung der für die Fertigung von Rotationsgießformen traditionell verwendeten Werkstoffe Aluminium, Stahl und Messing greift Maus bei Bedarf auf diverse Hersteller und Anbieter zurück. Geht es aber um die effizient-produktive und zugleich in jeder Hinsicht wirtschaftliche Bearbeitung von Formen aus Spezialsand für den Fast-Cast-Prozess, bleibt so manches Werkzeug nach (zu) kurzer Produktionszeit buchstäblich auf der Strecke.

„Wir verwenden einen selbst entwickelten Spezialsand, der sich vom Gießerei-Sandmaterial unter anderem dadurch unterscheidet, dass der Binder im Verhältnis zum Sand höher eingestellt

Das als Weichschneider ausgelegte und auch für lang auskragende Werkzeuge ideale Fräswerkzeugsystem Millshred P290 ist auch zur hocheffizienten Schrupp- und Finish-Bearbeitung von Planflächen/Schultern an Formblöcken aus Spezialsand geeignet.

ist“, erklärt Mathias Maus, Geschäftsführer der Maus GmbH Modell- und Formenbau. Im Klartext: Der Sand hält ohne Formkasten zusammen und kann rundum formgenau bearbeitet werden. „Nach gut zehn Jahren Erfahrung im Fräsen von Sand wissen wir, dass Werkzeuge aus Vollhartmetall keine Chance haben, PKD-Werkzeuge dagegen sehr wohl“ erläutert Maus. „Es geht hier nicht um das übliche ,Späne machen‘, sondern darum, große Mengen abzuschaben. Der Verschleiß ist aufgrund des agressiv-abrasiven Sandes sehr hoch, so dass wir wegen des Nachschleifens und Austauschens der ausgewaschenen Träger hohe Werkzeugkosten haben. Dazu kommt, dass infolge der Wechselvorgänge ein ziemlich großer Handlingaufwand entsteht und darüber hinaus auch noch öfters Maschinenstillstand zu verzeichnen ist.“

Trends µ-genau

Kelch versus Fast-Cast

Der Unterschied besteht darin, dass für die Herstellung einer Rotationsform im Kelch-Prozess zunächst ein Positivmodell benötigt wird, von dem aus dann über diverse mehr oder weniger aufwändige Prozessschritte die Realisierung einer Rotationsgießform aus Aluminiumguss erfolgt, während sich dies beim Fast-Cast-Prozess deutlich einfacher darstellt. Am Ende kommt es jedoch immer auf die jeweiligen technischen Anforderungen an das Endprodukt und das Werkzeug an, wobei die Gussqualität der im Fast-Cast-Prozess hergestellten Werkzeuge den nach dem Kelch-Prozess gefertigten Werkzeugen eigentlich in nichts nachsteht, doch aber eine höhere Maßhaltigkeit aufweist. Der Kelch-Prozess bietet Vorteile wie zum Beispiel gleichmäßig dünne, sowie materialsparende Formwandstärken, Abformbarkeit von komplexen und strukturierten Oberflächen (etwa Baumrinde) mit starken Hinterschneidungen und möglichem Verzicht auf Entformschrägen. Der Fast-Cast-Prozess eignet sich für technische Teile aus Kunststoff mit glatten Oberflächen und umfasst deutlich weniger und einfachere Prozessschritte, weshalbh die Rotationsgießformen schneller und auch günstiger anzufertigen sind.

Daraus entstand die Forderung an Werkzeughersteller, wirtschaftliche Lösungen zu schaffen, um sowohl schneller und produktiver arbeiten zu können als auch die hohen Schärf- und Servicekosten zu reduzieren. Zudem wollte man anstelle von PKD-Sonderwerkzeugen mit gelöteten PKD-Schneiden auf Sonderträgern nun Standard-Halter mit PKD-Wechselschneidplatten verwenden und so insgesamt die Werkzeug- und Handlingkosten spürbar minimieren.

Gemeinsam erarbeitete Lösung

Der hier verwendete Aufsteckfräser mit 50 mm Durchmesser und fünf Schneiden mit einer Länge von 18 mm; das Fräswerkzeug ist hier fast völlig im Eingriff und arbeitet mit Schnitttiefen bis 15 mm.

Ein Werkzeuglieferant, mit dem Maus seit Jahren eng zusammenarbeitet, ist der Iscar-Handelspartner Willi Kraus Zerspanungstechnik in Königsbach-Stein. Deren Mitarbeiter für Technik und Verkauf im Außendienst nahm sich zusammen mit den Zerspanungsexperten bei Maus der Problematik an und holte zur Unterstützung die Anwendungsspezialisten der Iscar Germany GmbH aus Ettlingen ins Boot. Bereits erste Versuchsbearbeitungen mit einem PKD-Kugelfräser erhöhten die Standzeit von 20 bis 30 auf 200 bis 30 h. Doch die Kosten für die durch Auswaschungen zu schnell verschleißenden Werkzeugträger und das Nachschleifen, das Korrekturen des NC-Programms nach sich zog, waren immer noch deutlich zu hoch.

Die optimale Lösung brachte der Wechsel vom PKD-Kugelfräser mit gelöteten PKD-Einsätzen zu einem 90°-Fräswerkzeug, basierend auf der weichschneidend ausgelegten Iscar-Shred-Line-Familie mit Standard-Werkzeughalter und Wendeplattensystem. Das Iscar-P290-Frässystem mit seiner segmentierten Schneide wurde ursprünglich für das Schruppen von Titan und Superlegierungen konzipiert. In diesem speziellen Fall wurde zum Auflöten des PKD-Tips eine lange Schneide von 18 mm verwendet,die axial leicht positiv eingebettet ist und über einen gleichmäßigen und geringen Drallwinkel verfügt. Die dicke und stabile Wendeschneidplatte sowie die formschlüssige Platteneinbettung waren von Beginn an prädestiniert für das Projekt.

Profil

Maus GmbH Modell- und Formenbau

Vom klassischen Gießereimodellbauer der frühen Industrialisierung um die Jahre 1925 zum Technologie-Unternehmen, das sich etwa ab 1965 auf die Konstruktion und Herstellung von Rotationsgießformen für mittel- und großformatige Kunststoffteile spezialisierte – die Geschichte der knapp 90 Jahre bestehenden Maus GmbH Modell- und Formenbau in Karlsruhe ist sehr eng mit Entwicklungen und Anwendungen im Bereich Rotationsformen verbunden. Diese werden wahlweise im Kelch-Gießverfahren oder auch im Fast-Cast-Prozess hergestellt, wobei es sich im Grunde genommen immer um Rotationsgießformen aus Aluminiumguss handelt. Damit ist der mittlerweile 65 Mitarbeiter starke Betrieb in der Lage, den Kunden ohne Kompromisse und aus einer verantwortlichen Hand die jeweils optimale Lösung anzubieten; woraus sich für den technologieorientierten Mittelständler eine am Weltmarkt führende Position ergibt.

Das Ergebnis spricht für sich. Der Millshred-PKD-Fräser P290 FPW D050-05-22-18 plus PKD-Wendeschneidplatten ACCT 1806-50717 ID8 erfüllt nicht nur alle Forderungen. Aufgrund der drastisch höheren Schnittdaten konnte auch die Bearbeitungszeit gegenüber dem im Vergleich zum VHM-Fräser schon erheblich besseren PKD-Kugelfräser um satte 70 Prozent reduziert werden – von ehemals 7 h auf nunmehr 45 min.

Im Vergleich zum VHM-Fräser mit etwa 3 x 20 h (mit 2 x Nachschleifen) Gesamtstandzeit und dem PKD-Kugelfräser mit 200 bis 300 h Standzeit, bewegen sich die Standzeiten beim PKD-Fräswerkzeug P290 Millshred aktuell bei 200 h für

„Wir haben mit dem neuen PKD-Fräswerkzeugsystem Millshred von Iscar nicht nur enorme Produktivitäts- und Effizienz- sowie Wirtschaftlichkeitsfortschritte gemacht, sondern auch an Prozesssicherheit gewonnen.“
Mathias Maus, Geschäftsführer Maus GmbH Modell- und Formenbau

die Wendeschneidplatten und bei 100 h für die Werkzeughalter, wobei hier nach Lage der Dinge von 500 bis 600 h ausgegangen werden kann. Mit dem Fräser, dessen PKD-Wendeschneidplatten im Übrigen lediglich einen aufgelöteten PKD-Tip aufweisen, wird nun sowohl die Schrupp- als auch die Finishbearbeitung von Planflächen und Schultern durchgeführt.

„Wir haben mit dem neuen PKD-Fräswerkzeugsystem Mill­shred von Iscar nicht nur enorme Produktivitäts- und Effizienz- sowie Wirtschaftlichkeitsfortschritte gemacht, sondern auch an Prozesssicherheit gewonnen“, zieht Mathias Maus Bilanz. „In der Praxis muss beim Bearbeiten großer Sandformen jeder Schuss sitzen, da wir sonst wertvolle Zeit verlieren. Standardisierte Werkzeughalter und PKD-Wechselschneidplatten bedeuten für uns auch eine hohe Werkzeugverfügbarkeit, so dass wir nun in jeder Hinsicht auf der sicheren Seite sind.“