Punktlandung für Luftfahrtkomponenten: Walter Meier für Helfenstein – Walter Meier Solutions

Shogu Nakamura: junger und moderner CEO

Mathias Zavratnik (Verkaufsleiter, Walter Meier Fertigungslösungen AG): «Das ist genau der Aspekt, auf den die jüngste Familien-Generation Wert legt. Shogu Nakamura ist der junge CEO von Nakamura-Tome und bringt eine ganz neue Dynamik in das Unternehmen. Als CEO hat er sich kürzlich an den Maschinen ausbilden lassen, spezifische Teile programmiert und auf einer Nakamura-Tome selbst gefertigt. Warum macht er das? Shogu Nakamura will möglichst nah bei seinen Kunden sein und besser verstehen, was deren Bedürfnisse sind, damit die Entwicklungen im Bereich der Werkzeugmaschinen und Steuerungstechnik perfekt auf die Anwender zugeschnitten sind.»

Gestartet mit Medizintechnik – gelandet in der Luftfahrt

Zurück zur Helfenstein Mechanik AG: Gestartet hat das Unternehmen mit der Herstellung von medizintechnischen Implantaten. R. Helfenstein: «Wir sind in diesem Bereich zertifiziert und haben aus technologischer Sicht ein enormes Fertigungs-Know-how im Bearbeiten medizintechnischer Komponenten aufgebaut. Unser Branchen­spektrum hat sich aber um 180° gedreht. Heute fertigen wir mehrheitlich für die Luftfahrtindustrie. Darüber hinaus fertigen wir einen kleinen, aber beständigen Anteil an Präzisionsteilen für die Maschinen- und Uhrenindustrie. Hier realisieren wir Sonderprojekte, wie kundenspezifische Uhrengehäuse.»

Bauteilspektrum und Losgrössen

Die Bauteilgrössen bewegen sich im 5-Achs-Simultanfräsen bei ca. 300 mm, im 3-Achs-Fräsen bis 500 mm Kantenlänge. Im Drehen werden Bauteile bis Faustgrösse bei einem max. Stangendurchlass von 65 mm bearbeitet. Ab Futter können bis D=250 mm grosse Komponenten gedreht werden.

Die Losgrössen im Drehen liegen bei max. 100, beim Fräsen bei ca. 25 Teilen. Es kommen auch immer wieder Einzelteile auf die Maschinen, selten ‹grössere› Serien bis 2000 Stück. Als Materialien werden zertifizierte Luftfahrtwerkstoffe wie Aluminium, Chrom-Nickel-Legierungen, Titanlegierungen bis hin zu Nickelbasislegierungen zerspant.

Nakamura-Tome sticht aus technologischer Sicht heraus

R. Müller: «Beim Entscheid für die Nakamura-Tome spielte der hervorragende Werkzeugmaschinenbau die entscheidende Rolle. Es ist ein hochsteifes und wärmestabiles WZM-Konzept, das zugeschnitten ist auf enge Toleranzfelder und anspruchsvoll zu zerspanende Werkstoffe. Nakamura hat darüber hinaus eine Steuerung entwickelt – basierend auf einer Fanuc-Steuerung, erweitert mit Nakamura-eigenen Apps – , die eine Symbiose zwischen einem Touchscreen und einer per Tastatur bedienbaren Steuerung ist. Das sind Funktionen, die in der Produktion tagtäglich genutzt werden. 100 Prozent ‹Touch› kam für uns nicht infrage.»

Teuer, aber genial: Handgeschabte ­Flachführungen

M. Zavratnik: «Sie verfügt in allen Achsen über handgeschabte Flachführungen. Die Flachführungen bringen erstens eine sehr hohe Dämpfung und sind zweitens mitverantwortlich für die hohe Steifigkeit der Maschine. Damit kann die Leistung der Haupt- und Gegenspindel voll ausgeschöpft werden, entsprechend hoch ist das Zeitspanvolumen, wenn gefordert. Sowohl beim Schruppen als auch beim Schlichten machen sich die handgeschabten Flachführungen positiv bemerkbar, es treten praktisch keine Schwingungen auf. Die WT-250II läuft ausgesprochen ruhig.»

Wärmegang der Nakamura

Die Buchsen, die aktuell auf der Maschine laufen haben ein Toleranzfeld von zwei Hundertstelmillimeter. Das ist recht anspruchsvoll in einer nicht klimatisierten Umgebung. Ist die Maschine eingefahren, dann läuft der Prozess sehr sicher. Bei einem solch engen Toleranzfeld wird jedes Bauteil gleichwohl kontrolliert. Das Vorgehen entspricht den QM-Vorschriften der Helfenstein Mechanik AG.

M. Zavratnik: «Stichwort Wärmegang: Die Nakamura-Tome WT-250II verfügt über 16 Thermosensoren, die ein sehr gutes Wärmebild des Drehzentrums an die Wärme-Kompensationsregelung geben, um den Wärmegang zu kompensieren. Ist die Maschine auf Betriebstemperatur, hält sie das Mass. Es kann bei spezifischen Werkstücken und Werkstoffen zu einem relativ hohen Wärmeeintrag kommen, dann ist es sinnvoll, die Kühlflüssigkeit zusätzlich zu kühlen, was der Präzision am Werkstück zugutekommt.»

Komplett entgratet aus der Maschine

Entscheidend für eine wirtschaftliche und qualitativ hochwertige Fertigung ist, dass die Werkstücke komplett bearbeitet aus der Maschine kommen. Zur Komplettbearbeitung gehört auch das Entgraten der Kanten.

R. Müller: «Die Komplettbearbeitung ist für uns ein ganz wichtiger Faktor. Das Bauteil muss fertig aus der Maschine kommen; gratfrei. Gerade das Entgraten erfordert ein hohes Mass an komplexeren CAM-Strategien. Es gehört seit der Gründung unseres Unternehmens zu unserer Fertigungsphilosophie, dass wir jedes Bauteil im CAM programmieren. Das bringt Systematik in die Prozesse. Der Vorteil ist, dass wir dadurch über eine saubere Datenbasis aller NC-Programme verfügen. An der Steuerung werden nur wenn nötig noch spezifische Korrekturwerte eingegeben.»

QM-System optimiert Fertigungsprozesse

Im Rahmen des Qualitätsmanagement-Systems bei der Helfenstein Mechanik AG werden alle Maschinen intern in regelmässigen Abständen validiert und qualifiziert.

R. Müller: «Wir wissen dadurch, wie genau die Maschinen fertigen und kennen den jeweiligen Wärmegang. Wenn ein Kunde uns wegen eines neuen Bauteils anfragt, können wir sehr schnell evaluieren, wie aufwendig die Fertigung des Bauteils sein wird. Das ist insbesondere bei engeren Toleranzfeldern ab IT07 / IT06 wichtig.»

Die fertigen Bauteile werden je nach Genauigkeitsanforderungen einer dem QM entsprechenden Qualitätsprüfung unterzogen.

R. Müller: «In unserem QM-Handbuch wird vorgeschrieben, wie und wann Stichproben oder eine Komplettkontrolle vorzunehmen sind. Die Stichprobenfolgen sind auf die Losgrössen spezifiziert und hängen letztlich von den Toleranzfeldern ab. Eng tolerierte Masse in einem 4-Hundertstel-Feld müssen wir beispielsweise zu 100 % prüfen.»

Apropos Toleranzfelder: Das kleinste Toleranzfeld, das aktuell auf der Nakamura-Tome in Serie gefertigt wird, liegt bei 8 Tausendstel, bei einem schwer zerspanbaren Werkstoff. Das ist dann schon am Limit im Drehbereich. In diesem Toleranzfeld spielen Klimatisierung und Kühlschmierstoff-Kühlung eine Rolle.

R. Müller: «Aktuell haben wir keine KSS-Kühlung, aber wenn die Anforderungen an die Bauteilgenauigkeit höher werden, müssen wir sicher über solche Massnahmen nachdenken.»