Den Luxusuhren die Präzision einfräsen

In der Welt der Luxusuhren ist Präzision nicht nur eine Frage der Zeitmessung, sondern auch der Herstellung. Denn mit den richtigen Highend-Bearbeitungszentren wird das Unmögliche möglich: Minimale Toleranzen verwandeln sich in die Sprache des Luxus, die IWC in Schaffhausen fliessend beherrscht.

Insgesamt bilden lediglich zehn Uhrenplatinen mit 30 mm bis 40 mm Durchmesser die Basis für alle IWC-Varianten. Auf ihnen werden sämtliche Teile des Uhrwerks (im Fachjargon Kaliber genannt) platziert – von der Brücke über sämtliche Stifte, Achsen und Zahnräder bis hin zu den Lagersteinen aus Industrierubinen. Je nach Komplexität sind am Corpus der Platine 80 bis 220 Merkmale einzubringen – primär in Form von Bohrungen, Fräsungen und Gewinden.

Diese Merkmal sind an Aufgaben gebunden, die sich nur mit automatisierten Präzisionsbearbeitungszentren wiederholgenau, prozesssicher und wirtschaftlich erledigen lassen. Etwa 40 bis 70 verschiedene Werkzeuge kommen pro Platine zum Einsatz. Um die Anzahl der Werkzeugwechsel in Grenzen zu halten und gleichzeitig die Produktivität zu erhöhen, verwendet IWC seit einigen Jahren eine Vierfachspanneinrichtung. Etwa 750 Werkzeugwechsel pro Tag und Maschine sind dennoch notwendig.

Das zuverlässige und exakte Einhalten von Position und Höhe ist bei der Bearbeitung alternativlos. In Zahlen: Die geforderte Positionstoleranz beträgt <10 µm, was für die X- und Y-Achse eine Abweichung von weniger als 3 µm bis 4 µm bedeutet. In der Z-Achse gilt ebenfalls eine Toleranz von <10 µm, diese bezieht sich aber auf die Vorder- und Rückseite der Uhrenplatine. Die Herausforderung liegt hierbei vor allem in der Kompensation des Längenwachstums der Frässpindel, erklärt Heiko Zimmermann, verantwortlich für die Industrialisierung Werkteilefertigung, Bereich Fräsen (links im Bild) und ergänzt: «Die vielen unterschiedlichen Drehzahlen und der Bauteilverzug haben hier einen grossen Einfluss. Entsprechend froh sind wir, mit Kern Microtechnik einen Partner zu haben, der all diese Herausforderungen löst.»

Der Luxusuhrenhersteller setzt schon seit 25 Jahren auf das Know-how und die Technologie der Kern Microtechnik GmbH. Entscheidend war schon damals die hohe Präzision der Maschine, die nicht zuletzt auch in einem Praxis-Benchmark zu überzeugen wusste. Im Jahr 2015 wurde die Produktion mit der fünfachsigen Kern Micro Vario erweitert und schliesslich kamen fünf Kern Micro HD in den letzten fünf Jahren hinzu.

Vor der Anschaffung führten die IWC-Verantwortlichen ausgiebige Tests mit diesem Highend-Bearbeitungszentrum durch und verglichen es mit verschiedenen anderen Maschinen – auch mit der Kern Micro Vario. Das Ergebnis war laut Heiko Zimmermann eindeutig: «Die Mehrkosten für die HD amortisieren sich bei uns aufgrund der höheren Performance und weiter gesteigerten Qualität in weniger als zwölf Monaten.»

Egal ob 80 oder 220 Bearbeitungen durchzuführen sind – die fünfachsige Kern Micro HD erledigt sämtliche Schritte in einer Aufspannung und erreicht dabei eine mittlere Positionsstreubreite von weniger als 0,5 µm. Die maximal zulässigen Abweichungen von 2 bis 10 µm sind also hundertprozentig gewährleistet. Das liegt zum einen an den hydrostatischen Führungen, den aktiv temperierten Linearmotoren und dem innovativen Temperaturmanagement. Zum anderen gleicht die Maschine dank ihres individuellen «Fingerabdrucks» jegliche Veränderung zuverlässig aus.»

Kern-Fachmann Stephan Zeller erklärt, was dahintersteckt: «Während der Inbetriebnahmephase in Eschenlohe ‚erlernt‘ jede Maschine ihren individuellen thermischen ‚Fingerabdruck‘ in Bezug auf ihr spezifisches Verhalten in allen Drehzahlbereichen und unter verschiedensten Bedingungen. Die dabei entstehende Charakteristik speichern wir in besagtem Fingerabdruck ab. Im praktischen Einsatz beim Kunden erfasst die Maschine dann permanent die Fertigungsbedingungen, vergleicht diese mit der Datenbank des Fingerabdrucks und passt entscheidende Parameter wie das Längenwachstum der Spindel im Nanobereich an.»

IWC-Zerspanungsexperte Heiko Zimmermann bestätigt dies und hebt noch einen weiteren Vorteil der Kern Micro HD hervor: «Mit der Softwarefunktion Adapted Machining können wir Bearbeitungsprioritäten zu Gunsten von Geschwindigkeit, Genauigkeit oder Oberflächengüte setzen. Das heisst, da wir bei Schruppvorgängen aufgrund des Aufmasses leichte Konturabweichungen zulassen können, setzen wir hier die Priorität auf die Bearbeitungsgeschwindigkeit. So sparen wir pro Bauteil etwa zwei Minuten ein. Bezogen auf die durchschnittliche Bauteillaufzeit ist das eine spürbare Einsparung.» Beim anschliessenden Schlichten fährt die Micro HD dann etwas langsamer, mit der Priorität auf Präzision. «Diese Funktion hebt die Produktivität der Kern-Maschinen nochmal auf ein höheres Niveau», bekräftigt Zimmermann.»

Das Engagement aller Kern-Mitarbeiter und die ständigen Weiterentwicklungen des Eschenloher Maschinenbauers beeindrucken Heiko Zimmermann und seinen Produktionsleiter Christian Indlekofer schon von Anbeginn der Zusammenarbeit. Als jüngstes Beispiel nennt er die neue Kern Micro HD-Funktion «Anglieren», die es seit rund einem Jahr gibt. «Diese Option ermöglicht es uns, mit einem Diamantwerkzeug – das nicht rotiert, sondern der Kontur folgt – Kanten zu facettieren, indem wir diese sozusagen hobeln. Dadurch erreichen wir Oberflächen mit einem Glanzgrad, der einer Politur entspricht.»

Bild: Ein starkes Fertigungsteam, das von den Kern-Bearbeitungszentren überzeugt ist (v.l.n.r.): Fabian Vogt (IWC-Facharbeiter), Christian Indlekofer (IWC-Produktionsleiter), Kamil Wachonski (IWC-Facharbeiter), Heiko Zimmermann (IWC-Industrialisierungsverantwortlicher) und Stephan Zeller (Kern-Gebietsverkaufsleiter). 

Entscheidend für die erfolgreiche Umsetzung sind neben der von Kern angelegten Softwarefunktion vor allem die Hydrostatik und die Linearantriebe der Kern Micro HD. Damit hat die Kern-Maschine die notwendige Stabilität und verhindert Stick-Slip-Effekte, was zu sichtbaren Flächenverletzungen führen würde. Wichtig sei das Anglieren nicht zuletzt deshalb, weil es immer weniger Polierspezialisten gibt, sagt Indlekofer: «Davon abgesehen, sparen wir dadurch natürlich wertvolle Mitarbeiterzeit und erhöhen die Produktivität unserer Fertigung noch weiter.»

Damit die Hightech-Fertigung in Schaffhausen rund um die Uhr läuft, obwohl die Mitarbeiter einschichtig arbeiten, hat IWC alle Maschinen mit einer robotergestützten Automatisierung und einem grossen Werkstückspeicher ausgestattet. Die Bediener rüsten ihre Maschinen vor Schichtende und müssen zu Beginn der neuen Schicht nur noch die fertigen Teile entnehmen. Dank der hohen Zuverlässigkeit der Kern-Maschinen funktioniert das nicht nur über zwei Geisterschichten, sondern über das komplette Wochenende hinweg. «Mehr Auslastung geht nicht», freuen sich Christian Indlekofer und Heiko Zimmermann gleichermassen.»