Vier einfach ans Werkstück geschweisste und am Ende abgefräste Bolzen: Wird so die Werkstück-Spanntechnik auf den Kopf gestellt?

Warum soll man eigentlich die Voraussetzungen für eine reproduzierbar exakte und prozesssichere Werkstück-Spannung nicht einfach kosten- und zeitsparend in die Zuschnitt-Abteilung verlegen? «Die Gedanken sind frei!», sagten sich jedenfalls die Entwicklungsingenieure des Schweizer Spezialisten für Werkstück-Spanntechnik Gressel AG, CH-8355 Aadorf, und bringen mit einem kostengünstigen Nullpunkt-Spannsystem auf Basis von an Werkstücke anzuschweissenden Stahl-Bolzen Bewegung in die Zerspaner-Szene.

Kostenpunkt bei gängiger Praxis: hoch

Doch der Reihe nach: Gängige Praxis in der zerspanenden Metall- oder auch Kunststoffbearbeitung ist es, auf einem Maschinentisch ein Nullpunkt-Spannsystem zu installieren und jedes Werkstück in einer entsprechend kompatiblen, mit Grip-Backen bestückte Spannvorrichtung aufzunehmen.
Je nach Beschaffenheit des Rohteils und den Bearbeitungsanforderungen wird selbstredend eine bestimmte Anzahl Spannvorrichtungen benötigt, die wiederum je nach Beschaffenheit und/oder Bearbeitungsprozess mit Wechselbacken auszurüsten sind.
Dies bedeutet zum einen Kosten für den Kauf des Nullpunkt-Spannsystems; zum anderen stehen hohe Kosten für die Beschaffung einer bestimmten Anzahl von Spannmitteln an. Darüber hinaus ist ein nicht unerheblicher Rüstaufwand zu verzeichnen und durch die Notwendigkeit des Abfräsens des für die Grip-/Präge-Spannung erforderlichen Materialaufmasses (Endbearbeitung an der 6.-Werkstückseite) ergibt sich neben entsprechend höherem Materialeinsatz auch eine längere Bearbeitungszeit.

Ein Werkstück mit vier angeschweissten Stahlbolzen; die Spannkraft pro Bolzen beträgt 6 kN also wird das Werkstück mit einer Spannkraft von 24 kN fixiert, wobei über den Grip-Eindruck die Bolzen absolut formschlüssig gespannt sind.

Ein einziges Nullpunkt-Spannmodul erforderlich

Die Spanntechnik-Alternative Bolt-it entzerrt und vereinfacht diesen Prozess, in dem nach der Devise «Eines für Alles» nur noch ein einziges Nullpunkt-Spannmodul erforderlich ist, das als universelles Spannsystem fortan bis zur Abmessung 160 x 160 mm unterschiedlichste Werkstücke reproduzierbar genau und prozess- also grundsätzlich sehr bearbeitungssicher aufnimmt, fixiert und spannt.

Zwar verlagert sich die spanntechnische Vorbereitung der Werkstücke durch Positionieren/Setzen und Anschweissen von jeweils vier Stahlbolzen in die Vorfertigung oder Zuschnitt-Abteilung, jedoch vereinfacht sich der Bearbeitungsprozess bis hin zur kompletten Fertigbearbeitung an der 6. Seite.

Die einfache Vorbereitung gestaltet sich wie folgt: Rohteil absägen oder als vom Stahlhandel zugeliefertes Rohteil in den Universal-Spannstock der Bolzenschweissmaschine einlegen, Startknopf drücken, die vier Bolzen werden vom X-Y-Koordinatensystem exakt positioniert und aufgeschweisst, Rohteil entnehmen, fertig.

Die Bearbeitung läuft dann nach folgendem Prozess ab: Werkstück in das universell nutzbare Nullpunkt-Spannmodul einlegen, es wird automatisch fixiert und gespannt. Durch die kompakte Flachbauweise des Nullpunkt-Spannmoduls, und die nach unten (6. Werkstückseite) «erhabene» Aufnahme lediglich über die vier Schweissbolzen, ist eine komplette 5-Seiten- und teilweise auch 6-Seiten-Bearbeitung in einer Aufspannung möglich. Zumal das Nullpunkt-Spannsystem das jeweilige Werkstück absolut präzise fixiert und sicher spannt sowie hinsichtlich Momenten-Belastung auch schwerere Zerspanung erlaubt.

Bearbeitungsprozess mit Bolt-it ist reproduzierbar sicher und stabil

Nach der 5-/6-Seitenbearbeitung werden in der 2. Spannung als letztem Arbeitsschritt lediglich noch die vier Bolzen abgefräst und die Flächen- oder Kontur-Endbearbeitung vorgenommen. Intensive Untersuchungen vom Schweizer Institut inspire AG der ETH-Zürich belegen eindeutig, dass der Bearbeitungsprozess mit Bolt-it reproduzierbar sicher und stabil ist.

Zur Fertigbearbeitung muss nur ein Aufmass von weniger als 0,5 mm abgetragen werden (bei einer Grip-Spannung sind mind. 3,0 mm oder mehr Aufmass abzutragen). Im gesamten Bearbeitungsprozess vereinfacht sich das Werkstück-Handling erheblich; zumal für die automatische Teilefertigung mittels Roboterunterstützung nur noch sehr einfache Standard-Tablare (dank 45°-Anordnung der vier Bolzen immer das gleiche, platzsparende Ablagebild) anstatt einer grossen Anzahl an teilespezifischen Werkstückaufnahmen erforderlich sind.

Speziell ausgelegte Robotergreifer entfallen

Durch die parallel erfolgte Entwicklung von Universal-Stahlbolzen kann eine grosse Anzahl von Stahl- und Alu-Materialien mit Schweissbolzen versehen werden, und der Anwender hat die Wahl, die Bolzenschweissanlage per Mietkauf zu erwerben, wodurch sich das Investment in die Bolt-it-Werkstück-Spanntechnik in wirtschaftlich hoch interessanten Regionen bewegt.
Als Alternative können die Rohteile, bereits komplett versehen mit Universal-Bolzen, auch «spannfertig» von ausgewählten Stahlhandelspartnern bezogen werden.

Geht es um die Bearbeitung grösserer Werkstücke als die erwähnten 160 x 160 mm, werden anstatt einem eben zwei oder bis zu vier Nullpunkt-Spannmodule installiert, mehr ist nicht notwendig. Selbst in Bezug auf die Fertigungs-Automatisierung spart der Einsatz von Bolt-it Zeit und Geld, denn zum einen entfallen werkstückspezifische Spannmittel und des Weiteren auch z. B. spezielle für Teilefamilien ausgelegte Robotergreifer.

Unkonventionell – universell – rationell – wirtschaftlich

Zu erwähnen wäre ausserdem, dass die Funktion der Bolzenspannung des Nullpunkt-Spannmoduls auf der bewährten Gressel-Spanntechnik mit mechanischer Selbsthaltung basiert und dass lediglich ein Druckluft-Impuls (keine dauerhafte Beaufschlagung mit teurer Druckluft!) notwendig ist, um den Spann- bzw. den Entspann-Vorgang auszulösen. Damit eignet sich das Bolt-it-Spanntechniksystem auch ideal für die automatisierte Produktion, in dem die Nullpunkt-Spannmodule ganz einfach auf Paletten oder Spanntürmen installiert bzw. ohne zusätzliche Energieversorgung betrieben werden können.

Mit der Entwicklung des «Low-Cost»-Nullpunkt-Spannsystems Bolt-it, dessen «Spanntechnik» wie auch der ganze «Prozess» zum Patent angemeldet sind, hat Gressel AG mehr als nur einen an der Praxis ausgerichteten Coup gelandet. Denn die «individuell-flexible Werkstück-Spannung ohne Rüstaufwand» ist bestens dazu geeignet, die Werkstück-Spanntechnik in neue Dimensionen eben hinsichtlich Rüsten, Handling, Beschaffungskosten und schliesslich Wirtschaftlichkeit zu führen.