Interview mit Wolfram Hermle

„Oft sehr kniffelig“

SCOPE-Chefredakteur Hajo Stotz erfuhr im Interview mit Wolfram Hermle, dem Leiter Entwicklung Software / Technologie bei Haas Schleifmaschinen, wohin die Trends im Schleifen gehen und welchen zerspanungstechnischen Herausforderungen sich Schleifmaschinenhersteller stellen müssen.

SCOPE: Insider beobachten, dass der Werkzeugbau in letzter Zeit an Innovationen zugelegt hat. Woran liegt das?

Hermle: Die Saure-Gurken-Zeit während der vergangenen Wirtschaftskrise haben viele Unternehmen dazu genutzt, über ihre Prozesse und Produkte nachzudenken. Sie sollen effizienter, leiser oder umweltfreundlicher werden. Daraus leiten sich auch neue Ansprüche an die Zulieferer von Maschinen ab. Getriebehersteller überlegten beispielsweise, ob sie den kostspieligen Wälzfräser wirtschaftlicher gestalten könnten. Auch der Wunsch der Automobilindustrie, die zum Beispiel im Großfahrzeugbau leisere Motoren fordert, wirkt auf den Werkzeugbau zurück.

SCOPE: Welche sind denn die derzeit wichtigsten Trends im Schleifbereich?

Hermle: Widerstandsfähigere Werkstoffe, erhöhte Sicherheitsanforderungen, durchgängige Bearbeitungsprozesse auf einer Maschine. Die Treiber dieser Trends sind das Verlangen nach mehr Laufruhe – also glattere Oberflächen der Getriebe –, nach besserer Verbrennung, um den CO2-Ausstoß zu verringern oder nach mehr Wirtschaftlichkeit. Wälzfräser werden zum Beispiel nicht mehr aus dem Vollen geschliffen, sondern mit Wechselplatten bestückt.

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SCOPE: Heißt das Wälzfräser oder Wechselplatte?

Hermle: Nein, die Frage lautet vielmehr: Entweder stellt man einen teuren Fräser aus einem Block her, der in den Schrott wandert, wenn er nach mehrmaligem Nachschleifen keine Leistung mehr bringt. Oder man bestückt den teuren Grundköper des Fräsers mit Wechselplatten, die man immer wieder austauschen kann. Da Wechselplatten sehr günstig sind, ist das der wirtschaftlichere Weg. Zusätzlich lassen sich die Wechselplatten aus noch härterem oder zäherem Schneidstoff herstellen.

SCOPE: Was sind das für härtere Werkstoffe?

Hermle: Oft sind die Werkstoffe gar nicht so neu, aber sie setzen sich inzwischen immer mehr durch. Dazu gehören zum Beispiel CBN (kubisch kristallines Bornitrid) oder der künstliche polykristalline Diamant (PKD), nahezu das härteste, was man kennt. Er wird zum Beipiel in die Schneide von Stechplatten eingelötet.

SCOPE: Warum liegen härtere Materialien im Trend?

Hermle: Am Beispiel der Luftfahrt sieht man, was die Ursachen dafür sind. Flugzeuge sollen beispielsweise an Gewicht verlieren, um Kerosin zu sparen. Gleichzeitig wird überlegt, wie eine heißere Verbrennung den Kraftstoff besser ausnutzt. Wir als Schleifer bekommen es dadurch mit neuen Werkstoffen zu tun, die man bisher beim Schleifen nicht kannte. In der Luftfahrt gibt es Werkstoffe, die behalten noch bei 1200 Grad ihre Festigkeit, zum Beispiel Inconel.

SCOPE: Warum sind die neuen Materialien eine Herausforderung für die Zerspanung?

Hermle: Nehmen Sie zum Beispiel Aluminium-Titan-Legierungen. Der Versuch, ihnen mit einem normalen Schleifvorgang beizukommen, scheitert kläglich. Die Herausforderungen liegen in den speziellen Mischungsverhältnissen der Werkstoffe oder in besonderen Wärmebehandlungsverfahren, die solche Werkstoffe fast nicht mehr bearbeitbar machen. Denn Legierungen sind keine homogenen Gemische. Bei der Bearbeitung können allein die Kräfte, die im Schleifprozess wirken, und die Hitze, die dabei entsteht, die Metalle voneinander trennen.

SCOPE: Wie kommen sie diesen neuen Werkstoffen bei?

Hermle: Im ersten Schritt betrachten wir die Metallurgie eines Stoffes. Dann überlegen wir, welche Schneidstoffe eine Bearbeitung schaffen. Auch ein anderes Kühlmittel kann helfen. Vielleicht aber auch nicht. Denn niemand hat etwas davon, wenn die Schleifscheibe durch den Stoff durchkommt, aber hinterher das Gefüge zerstört ist. Die Aufgaben sind oft sehr kniffelig und erfordern die gesamte Schleiferfahrung, um das richtige „Wie“ der Bearbeitung zu finden.

SCOPE: Kommen die neuen Werkstoffe wie Hartmetalle und Keramik dem Schleifprozess entgegen? Was sind die Vorteile für den Anwender, wenn er harte Werkstoffe schleift statt sie zu fräsen?

Hermle: Dabei muss man unterscheiden: Zum einen gibt es Härtegrade, bei denen eine konventionelle Schneide bricht oder zu schnell verschleißt. Zum anderen liegt es in der geometrischen Struktur der Werkstücke selbst. Zum Beispiel erzeugt eine konventionelle Schneide beim Bearbeiten von dünnwandigen Werkstücken unliebsame Schwingungen. Nicht zuletzt sind hier auch Gefügeeigenschaften von Werkstücken zu erwähnen, die häufig besser geschliffen als mit einer Schneide bearbeitet werden.

SCOPE: Haas registriert seit einiger Zeit auch Nachfragen nach regulären einfachen Stechplatten, während Haas-Maschinen bisher nur bei den komplexen Stechplatten gefragt waren. Was steckt hinter diesem Sinneswandel der Kunden?

Hermle: Hier schlägt der Trend zur Universalmaschine durch, der das bisherige typische Fertigungsverfahren – die Bearbeitung eines Werkstücks in einzelnen Schritten auf einer Maschine nach der anderen – ablöst. Heute streben die Firmen an, die Wertschöpfung innerhalb einer Maschine zu erhöhen. Dadurch entfallen Liegezeiten zwischen den einzelnen Fertigungsprozessen und Aufspannungsaufwände an den Maschinen. So lassen sich Halbzeugkosten senken. Deshalb sind Schleifmaschinen mit hohem Fertigungsgrad und -tiefe willkommen.

SCOPE: Haas hat vor zwei Jahren eine Schleifsoftware auf den Markt gebracht, die das Programmieren wesentlich erleichtert. Seit gut einem Jahr sind die ersten Maschinen bei den Kunden – mit welcher Resonanz?

Hermle: Unsere Programmiersoftware leitete im Schleifsegment einen Paradigmenwechsel ein. Durch die leicht handhabbare Benutzungsoberfläche im Smartphone-Stil und die Parametrierung der einzelnen Schleifschritte wird die Programmierung für den Anwender wesentlich erleichtert. Inzwischen können wir das vollständige 3-D-Modell aus dem CAD-System in unsere Software laden und damit direkt vom Modell weg programmieren. Die ausgelieferten Maschinen befinden sich zwar im Moment noch im Vorstadium der Produktion, erfüllen aber bereits die Erwartungen. Inzwischen bearbeiten wir Turbinenschaufeloberflächen damit. Bei den Produzenten von Knieimplantaten beobachten wir den gleichen Interessentreiber wie in der Luftfahrt: Die regulatorischen Vorgaben durch die Gesetzgeber verlangen in beiden Bereichen absolute Nachvollziehbarkeit der Herstellungsprozesse. Da die Software alles genau dokumentiert, ist diese Forderung heute leicht zu erfüllen. Zum anderen wird ein nachträgliches Eingreifen in die Software verhindert. Dieses Recht wird nur bestimmten Personen, die sich einloggen, gewährt und somit Prozesssicherheit gewährleistet.

SCOPE: Strömungsschleifen ist seit den 1960er Jahren bekannt – laut einer Trendanalyse des Fraunhofer Instituts IPK erfährt es nun eine Renaissance. Was ist das Besondere am Strömungsschleifen?

Hermle: Dabei geht es im Wesentlichen um die Veredelung von Werkstückoberflächen, um die Strömung von Fluiden und Gasen zu verbessern. Im Lebensmittelsektor wird es häufig angewandt, um ein Anhaften von Stoffen an der Oberfläche zu erschweren. Durch die Optimierung von Oberflächen, die im Einflussbereich von Strömungen liegen, entstehen Geometrien, die nicht mehr in jedem Fall mit Werkzeugen mit Regelgeometrien erreichbar sind.

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