Thermisch stabil

Sie gehören zu den schnellsten Bearbeitungszentren auf dem Markt: Die BA W06 / BA W08 von SW. In Windeseile fertigen sie hochpräzise Bauteile aus Aluminiumlegierungen – Flugzeug- und Fahrzeugteile oder Batteriegehäuse. Die Grundlage für minimale Zykluszeiten bilden bewährte Konstruktionsprinzipien wie der Monoblock, die „Dreiachseinheit“ in Box-in-Box-Bauweise oder der schwenkbare Vorrichtungsträger für hauptzeitparalleles Be- und Entladen. Auf diese Weise kann SW die Maschinensteifigkeit bei geringster eingesetzter Masse erhöhen und unproduktive Nebenzeiten reduzieren.

Herausforderung: Hoher Wärmeeintrag, wenig Masse

Die schnelle Positionierung entlang der drei Achsen übernehmen hochdynamische Linearmotoren. Ungünstiger Nebeneffekt: viel Abwärme, die zwingend aus der Maschine abgeführt werden muss. „Ein leistungsfähiger Wärmehaushalt ist für uns deshalb so wichtig, weil die gewichtsoptimierte Dreiachseinheit in Box-in-Box-Bauweise mit dünnwandigen Schweißkonstruktionen nur wenig Wärme aufnehmen kann“, erklärt Mixner. „Ohne Temperierung würde die dynamische Leistungsabgabe der Linearmotoren schnell zu thermischen Verformungen führen.“

Lösung: Wärme über die Linearführung ableiten

Um die Positioniergenauigkeit kontinuierlich zu steigern, arbeitet SW seit Jahren intensiv an der Verbesserung der thermischen Stabilität über den vorhandenen Präzisionskühlkreislauf. „Wir sehen in der thermischen Genauigkeit einen wichtigen Wettbewerbsvorteil in der Präzisionsbearbeitung“, so Marcus Mixner. „Nach ersten Versuchen und Optimierungen mit dem Z-Schlitten, der in den Arbeitsraum hineinfährt, konzentrieren wir uns nun auf die Temperierung der Führung in der vertikalen Hauptachse, die die X- und Z-Schlitten trägt.“

Die entscheidende Lösung für eine gleichermaßen wirtschaftliche wie bauraumneutrale Umsetzung kommt vom langjährigen Lineartechnik-Partner Bosch Rexroth: Das patentierte Thermo Compensating Rail System (TCRS) integriert die Temperierungsfunktion als optionales Feature direkt in die gewählte Rollen- oder Kugelschienenführung. Das Prinzip ist simpel, aber wirkungsvoll: Bei gewählter TCRS-Option verfügt die Unterseite der Führungsschiene über zwei Nuten zur Aufnahme handelsüblicher Rohrleitungen, die an den Kühlkreislauf der Maschine angeschlossen werden. Durch die direkte Wärmeabfuhr aus der Linearführung lassen sich thermische Effekte auf einfache Weise kompensieren, so dass Maßschwankungen im Prozess und damit die Ausschussquote reduziert, Material eingespart und die Taktzeiten weiter verkürzt werden können.

Mehr Gutteile in kleinen Losgrößen

Einen wichtigen Kundennutzen sieht Marcus Mixner auch in der schnelleren Herstellung von Gutteilen: „Der Markt verlangt zunehmend nach Maschinen für kleinere Losgrößen. Deshalb sind wir gefordert, die Zeitkonstanten so kurz wie möglich zu halten.“ Thermische Stabilität ist dafür eine wesentliche Voraussetzung. Auf Basis von über zwei Jahre gesammelten Messdaten ist es SW gelungen, eine komplexe Kühlwassertemperierung zu entwickeln, die beim Betrieb mit hohen Geschwindigkeiten die auftretenden Temperaturspitzen „wegkühlt“. Dadurch kann der Ausschuss durchgängig minimiert werden. „Seit der Markteinführung der Bearbeitungszentren BA W06 und BA W08 gab es nur positive Rückmeldungen aus dem Feld“, berichtet Mixner.

Fortlaufende Innovationen

Mit der integrierten Temperierungslösung beweist SW einmal mehr die Fähigkeit, den unterschiedlichen Marktanforderungen immer wieder aufs Neue gerecht zu werden. Die Partnerschaft mit Bosch Rexroth hat dabei schon in der Vergangenheit eine wichtige Rolle gespielt. Ein Beispiel: die Einführung der Rollenschienenführung RSHP, deren Führungswagen die Wälzkörper über eine patentierte Einlaufzone langsam in die Maximalkraft überführen und so pulsationsarme Bewegungen ermöglichen. In Kombination mit der neuen TCRS-Führungsschiene profitieren SW-Kunden erneut von einer Qualitäts- und Leistungssteigerung.

Für Mixner bietet die flexibel einsetzbare Temperierungsoption noch viel Potenzial: „Wir arbeiten bereits an weiteren Anwendungen“, verrät Mixner. „Dabei schätzen wir auch die persönliche Beratung und das Know-how von Bosch Rexroth im Bereich Werkzeugmaschinen und Automation.“ Interessant findet Mixner unter anderem die Option, als dritte Funktion auch das Messen bauraumneutral in die Führung zu integrieren. Dafür hat Bosch Rexroth das integrierte Messsystem IMS im Programm.

„Gerade in der aktuellen Marktsituation sind innovative Lösungen und erfahrene Partner wie Bosch Rexroth sehr wichtig, um technisch und ökonomisch wettbewerbsfähig zu bleiben“, sagt Mixner. „Dank der bewährten und offenen Zusammenarbeit ist es uns gelungen, die thermische Genauigkeit im Vergleich zu den Vorgängermaschinen zu verdoppeln und damit international neue Maßstäbe zu setzen.“