Verzugsfreies Spannen von langen Bauteilen

Für eines der größten Bauprojekte der arabischen Welt liefert RIVA Engineering aus Backnang als Leichtbaupartner zahlreiche Bauteile aus Aluminium und Edelstahl. Verzugsfrei gespannt werden die bis zu 6,5 Meter langen Bauteile mit HILMA-Maschinenschraubstöcken, so dass auch dünnwandige Konturen exakt gefräst werden können.

Der gesamte Auftrag an RIVA umfasst 39 Einzelprojekte für drei Gebäudeteile der Al-Haram-Moschee in Mekka, die die Kaaba umgeben: den religiösen Innenraum, „Mataf“ genannt, einen sich anschließenden Bereich mit Gebetsräumen "Shamiyah" und den siebenstöckigen Service- und Versorgungsbereich des "Service Buildings“, der sich außen anschließt. Da die Außentemperaturen bis zu 70° C  erreichen und in den klimatisierten Räumen viel Feuchtigkeit entsteht, werden zum Schutz vor Rost vor allem Aluminium und Edelstahl verwendet. Hieraus fertigt das Backnanger Unternehmen zahlreiche unterschiedliche Leichtmetallteile wie Portale, Tore, Fenster, Balustraden, Geländer, Verkleidungen, Verblendungen.

Um die Dimensionen des Auftrags zu illustrieren, beschreibt Personalleiter Klaus Tengler bei einer Betriebsführung einige Einzelprojekte. Eines umfasst 15 Kilometer Aluminium-Dekoblenden, die gelasert, umformt, geschliffen und vergoldet werden, ein anderes 20 Kilometer Balustraden mit Glasfensterrahmen. Ein weiteres Projekt umfasst 108 unterschiedliche Bauteilvarianten, die in Losgrößen bis zu 240 Stück gefertigt und teilweise aus 25 cm dickem Aluminium gefräst werden.

Während des Rundgangs wird gerade auf einem von vier SHW-Doppelständer-NC Bearbeitungszentren eine Traverse für eines der dreißig Südportale gefertigt. Durch sie gelangen die Pilger in das Innere der Moschee.

Jedes Portal besteht aus acht einzelnen Toren, die wiederum aus sechs verschiedenen Einzelteilen montiert werden. Die Traverse wird in fünf Aufspannungen gefräst, dann poliert und am Ende zum Vergolden außer Haus gegeben. Aus statischen Gründen wird das 5,5 Meter lange Werkstück, dessen Wände an den dünnsten Stellen nur 3 bis 5 mm dick sind, mit den Vierkantzapfen und Rundzapfen für die Torantriebe  aus einem Gussrohteil gefräst. Die Zapfen sind 228 mm lang und mit komplexen Konturen und Auslagen versehen. „Bei den Traversen machen wir ordentlich Späne“, erklärt Waldemar Frank, der zusammen mit Nils Paulus Linienführer an den SHW-Maschinen ist: „Das Rohteil wiegt 250 kg. Wenn es fertig bearbeitet ist, sind davon noch 150 kg übrig.“

Spannkraftanzeige ermöglicht exakte Wiederholungen

Eine besondere Herausforderung sind die vielen dünnwandigen und präzise zu bearbeitenden Konturen. Damit sie exakt gefräst werden können, muss das Werkstück optimal gespannt sein. Deshalb nutzen Frank und Paulus auf der Doppelständeranlage mit ihrem 14 Meter langen Bett bis zu zwanzig HILMA-Maschinenschraubstöcke von ROEMHELD des Typs DF 160 mit Spannkraftanzeige. Diese sind auf 300 mm hohen Konsolen montiert, so dass zum Bett hin genug Freiraum für Auslagen wie beispielsweise Zapfen besteht. Dank eingebauter Rollenleisten können die Spannsysteme, die zusammen mit den Konsolen knapp 280 kg schwer sind, leicht auf jedes gewünschte Maß verschoben werden.

Eine Anzeige am Maschinenschraubstock zeigt den exakten kN-Wert der eingeleiteten Spannkraft an, diese kann so jederzeit präzise und stufenlos erzeugt und reproduziert werden. Besonders bei der Verwendung von Spannbacken mit Gripp- und Hartmetall-Wechseleinsätzen sorgt die genaue Visualisierung der erzeugten Spannkraft für die unverzichtbare Prozesssicherheit.

Bei dem HILMA-Maschinenschraubstock DF 160 handelt es sich um ein flexibles Doppelspannsystem, in dem dank einer versetzbaren Mittelbacke wahlweise ein oder zwei Werkstücke mit gleichen oder unterschiedlichen Abmessungen gespannt werden können. Neben einer hydraulischen Variante gibt es die mechanisch-hydraulisch betätigte Ausführung, die bei RIVA zum Einsatz kommt. Das Unternehmen verwendet das größte Modell des Maschinenschraubstocks, der in Varianten mit Spannbereichen bis 725 mm, Backenbreiten von maximal 160 mm und einer Spannkraft bis 50 kN erhältlich ist.

Exaktes Spannen auch bei starkem Verzug

Da die bis zu 6.500 mm langen Bauteile Verzüge von bis zu 5 mm haben, kommt dem verzugsfreien Spannen für das präzise Bearbeiten eine besondere Bedeutung zu. Die HILMA-Maschinenschraubstöcke verfügen für diesen Anwendungsfall über speziell entwickelte Festbacken mit einem Einstellhub von bis zu 8 mm. Auf diese Weise können die Verzüge im Bauteil vor dem Einleiten der Spannkraft sicher und präzise ausgeglichen werden.

„Wir sehen das verzugsfreie Spannen großer Bauteile als eine Kernkompetenz von uns an. Und die Lösung bei unseren Maschinenschraubstöcken mittels exakt justierbarer Festbacken ist meines Wissens einzigartig. Wir haben sie extra für dieses Projekt entwickelt“, hebt Christoph Neuhaus hervor, Produktmanager Werkstückspannsysteme am ROEMHELD-Standort Hilchenbach.

„Wir haben uns für das mechanisch-hydraulische Spannsystem entschieden, da die Geschwindigkeit des Werkstückwechsels bei uns keine Priorität hat und eine Hydraulikverrohrung auf dem Maschinenbett den Bearbeitungsprozess erheblich gestört hätte“, erklärt Linienführer Paulus.

Lange Bearbeitungszeiten sind auf den SHW Fräszentren eher die Regel als die Ausnahme. „Es passiert durchaus, dass wir ein Werkstück in zehn verschiedenen Aufspannungen über 40 Stunden bearbeiten. Dabei kann es vorkommen, dass wir bis zu 14 Stunden in einer Position zerspanen“, sagt Waldemar Frank.

Hohe Oberflächengüte und Präzision

Das bisher längste bearbeitete Gussteil war 6,5 Meter lang, das schwerste wog rund 900 kg. Auch bei diesen Dimensionen stellt RIVA hohe Anforderungen an die Oberflächengüte und die Präzision der Werkstücke, so Paulus: „Auch auf die gesamte Länge müssen die Werkstücke bis auf zwei Zehntel maßhaltig sein.“ Um diesen Standard einhalten zu können, wird die Qualität jedes einzelnen Bauteils, das auf den SHW-Fertigungszentren bearbeitet wird, kontrolliert.

Insgesamt hat die RIVA-Unternehmensgruppe mittlerweile rund sechzig HILMA-Maschinenschraubstöcke verschiedener Typen auf den unterschiedlichen Fräszentren im Einsatz. Spannsysteme und Komponenten sind miteinander kompatibel und rasch untereinander austauschbar. Die kurzen Umrüstzeiten tragen dazu bei, dass ganze Teilefamilien wirtschaftlich bearbeitet werden können.

Mit den Bauteilen für die Südportale werden Nils Paulus, Waldemar Frank und ihre momentan zwanzig Kollegen noch rund ein halbes Jahr beschäftigt sein. Das in zwei Schichten arbeitende Team soll in Kürze auf dreißig Mann aufgestockt werden, dann wird zusätzlich in einer dritten Schicht gearbeitet. Leicht ist es nicht, Facharbeiter zu finden, klagt Personalchef Klaus Tengler, der händeringend Zerspanungs-, Industrie- und Feinwerkmechaniker sucht. Waren Ende 2013 noch 64 Mitarbeiter bei RIVA beschäftigt, stieg ihre Zahl ein Jahr später bereits auf 220. Als Zielgröße für 2015 war eine Belegschaft von 450 Mitarbeitern vorgesehen.

Hochengagierter Service

Die Zusammenarbeit zwischen RIVA und ROEMHELD begann im Oktober 2013, als das Unternehmen dringend bis zum folgenden Arbeitstag fünf HILMA-Maschinenschraubstöcke vom Typ NC 160 benötigte. In einer Blitzaktion brachten Produktmanager Neuhaus und Harry Oswald vom regionalen Vertriebspartner KW Präzisionswerkzeuge GmbH die benötigten Werkstück-Spannsysteme persönlich am nächsten Vormittag zu RIVA, wo sie bereits mittags auf das Fertigungszentrum montiert wurden.

Neben dieser Art von hochengagiertem Service überzeugte die Mitarbeiter in Backnang auch die schnelle und exakte Projektierung, mit der der Spanntechnikspezialist punkten konnte. Bereits im Vorfeld ermittelte ROEMHELD anhand von CAD-Daten der Bauteile die am besten geeigneten Spannsysteme und unterbreitete RIVA ihre Vorschläge. Die Abnahme vor Ort dokumentierte ROEMHELD dann in einem Protokoll, außerdem wies Neuhaus die Bediener in die Handhabung ein und überreichte ihnen eine umfangreiche Projektdokumentation.
Ausschlaggebend für die Entscheidung war jedoch die Qualität der Produkte, die einmal im Jahr gewartet und geprüft werden. Nils Paulus bestätigt: „HILMA-Maschinenschraubstöcke sind die besten, die wir haben. Sie sind zuverlässig, hochpräzise und funktionieren nach dem Einbau sofort und uneingeschränkt. Im Gegensatz zu Wettbewerbsprodukten haben wir mit ihnen nie Probleme.“

 

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