Präzise Tiefziehwerkzeuge mit hoher Oberflächenqualität sind die Grundlage für Aluminiumdesignprodukte im Premiumsegment. Wie aber bekommt man diese effizient hin? Ein Anwenderbericht.

Designer aus der Luxuskosmetikbranche denken sich ihre Kreationen nicht primär nach der Tiefziehbarkeit aus. Man denke zum Beispiel an eine raffiniert geformte Lippenstiftkappe. Sollen sich die Spezialisten den Kopf darüber zerbrechen, wie man das schlussendlich produziert.
Zum Glück gibt es diese Spezialisten: Die Firma Seidel ist Weltmarktführer im Bereich Aluminiumdesignprodukte und stellt dekorative Komponenten mit höchsten Ansprüchen an Oberflächenqualität und Präzision für die Kosmetikbranche, Schreibgeräteindustrie, den Pharmabereich und auch den Automobilsektor her. «Unsere Kompetenz liegt darin, den Wunsch des Kunden in einen Werkzeugsatz umzusetzen» erklärt Jürgen Pleyer, der Leiter der Werkzeugentwicklung bei Seidel.

Von 250‘000 bis zu 10 Millionen Teilen

Die oft sehr komplexen Geometrien stellen eine besondere Herausforderung dar. «Sechs bis sieben bis hin zu 15 Schritte braucht man da schon für das Tiefziehen», sagt Jürgen Pleyer. Der Aufwand muss sich lohnen. «Unsere Aufträge beginnen in der Regel bei 250‘000 Teilen und haben nach oben hin keine Begrenzung. Wir erreichen auch schon mal die 10‘000‘000-Marke» berichtet Christian Maassen, Direktor Marketing.

Bei Zykluszeiten deutlich unter einer Sekunde werden auch solche Stückzahlen oft von nur einem Werkzeugsatz gefertigt, weil schon eine einzelne Tiefzugpresse beachtliche Stückzahlen produziert und daher keine Parallelisierung notwendig ist. Im bei Seidel üblichen 24h-Betrieb entstehen so über 100‘000 Teile per Stufenpresse am Tag.

Setzen auf Kompetenz von GF Machining Solutions

Für den effizienten Werkzeugbau bedeutet das auch höhere Anforderungen an die Flexibilität, denn die zu fertigenden Stempel und Hohlformen sind Einzelanfertigungen. Um dem hohen Qualitätsanspruch gerecht zu werden, setzt Seidel im hauseigenen Werkzeugbau seit Jahren auf die Kompetenz von GF Machining Solutions. So sind neben der neuen Fünf-Achs-Simultan Highspeed-Fräsmaschine Mikron MILL S 400 U und der Universalfräsmaschine Mikron VCE 1200 Pro mit der Automation WorkPal 1 von System 3R auch eine High-Performance Fräsmaschine Mikron HPM 600 U HD sowie eine hochgenaue, thermostabilisierte Drahterodiermaschine AgieCharmilles CUT 300 mS und eine Senkerodiermaschine AgieCharmilles Roboform 550 zuverlässig im Einsatz.

Mit Palettenwechsler zu mehr Flexibilität

«Wir müssen nicht nur die Tiefziehwerkzeuge bauen, sondern auch Elektroden für unsere AgieCharmilles Senkerodiermaschine, Vorrichtungsteile der Tiefziehpressen und Komponenten für die Eloxierbäder. Die Grösse dieser Teile kann sich mitunter stark unterscheiden, sodass wir bei der Abstimmung der Maschinen aufeinander ganz schön kreativ sein mussten» erläutert Jürgen Pleyer.

Auffallend an der Automatisierungslösung bei Seidel ist die Konfiguration der Mikron VCE 1200 Pro, die mit dem Palettenwechsler WorkPal 1 von System 3R automatisiert wurde. Mit dieser Lösung kann die Maschine wie gewohnt im Schichtbetrieb flexibel von den eingesetzten Fachkräften genutzt werden, während die mannlosen Betriebszeiten durch die Automationskomponenten deutlich angehoben werden konnten.

Vorfräsen auf Maschine mit geringerem Maschinenstundensatz

Auch die neue Mikron MILL S 400 U wurde mit einem Palettenwechsler ausgestattet, um die Flexibilität im Fertigungsprozess sowie die mannlosen Fertigungszeiten deutlich zu erhöhen. Bei Seidel erkannte man diesen Trend der Automation bereits früh und stattete die sich ebenfalls im Einsatz befindende Mikron HPM 600 U HD gleichfalls mit einem Palettenwechsler aus.

«Wir mussten einen Weg finden, die zwingend hohe Qualität beizubehalten und gleichzeitig die Produktivität zu erhöhen. Dabei kamen wir auf die Idee, die Teile auf der Mikron VCE 1200 Pro vorzufräsen um den geringeren Maschinenstundensatz auszunutzen und dann je nach Bauteilanforderungen auf der Mikron HPM 600 U HD oder MILL S 400 U die finale Bearbeitung zu realisieren» erinnert sich Robert Volland, Verkaufsingenieur von GF Machining Solutions.

Über 20 Stunden Maschinenlaufzeit pro Tag

«Dieses clevere Automationskonzept, das auch ein durchgängiges Palettensystem umfasst, könnte man auch bei anderen Fertigungstechnologien nutzen. So gibt es bereits Pläne, Messsysteme oder Einstellplätze zu integrieren sowie dieses Konzept auf den AgieCharmilles Draht- und Senkerodiermaschinen zu nutzen.»

Auf dem Arbeitstisch der Mikron VCE 1200 Pro wurden rechts ein Nullpunktspannsystem und links drei Schraubstöcke installiert. Der System 3R WorkPal 1 bestückt das Nullpunktspannsystem. Werkstücke, die beispielsweise zu gross für den WorkPal 1 sind, werden mittels der Schraubstöcke gespannt. Durch die automatisierte, sprich mannlose Fräsbearbeitung der Tiefziehwerkzeuge auf der Mikron VCE 1200 Pro kann die Maschinenlaufzeit auf bis über 20 Stunden pro Tag im Schichtbetrieb erhöht werden.

Und die Schraubstöcke erlauben es den Bedienern, auch mal eben einen Job «dazwischen zu schieben», ohne den Ablauf zu stören. Auf diese Weise kann Seidel die Mikron VCE 1200 Pro, HPM 600 U HD und MILL S 400 U unter Berücksichtigung des Maschinenstundensatzes in ihren jeweils optimalen Einsatzgebieten mit hoher Auslastung arbeiten lassen.

Werkzeug fertig entnehmen und direkt in die Tiefziehpresse einspannen

Die Firma Seidel setzt die Mikron MILL S 400 U von GF Machining Solutions ein, weil sie in der Lage ist, eine hohe Oberflächengüte ohne Nacharbeit zu erreichen. Sie fräst spiegelnde Oberflächen ohne zusätzliches Polieren. Jürgen Pleyer sagt dazu: «Für die Fertigung war immer wichtig, jegliche Ungenauigkeit und Unsicherheit in der Bearbeitung auf ein absolutes Minimum zu reduzieren. Nicht zuletzt, weil erfahrene Fachkräfte für manuelle, hochspezielle Oberflächenbehandlungen immer schwerer zu finden sind.»

Mit der äusserst präzisen Mikron MILL S 400 U spart Seidel nicht nur Bearbeitungszeit und damit Kosten, sondern erhöht auch die Wiederholgenauigkeit «Wir können das Werkzeug fertig entnehmen und direkt in die Tiefziehpresse einspannen. Die daraus resultierende Zeitersparnis kommt dem Wunsch unserer Kunden nach immer kürzeren Lieferzeiten zugute.» erklärt Jürgen Pleyer.