Alles aus einer Hand

Alles aus einer Hand. Von der Teilekonstruktion bis zum Tampondruck.

Die Fertigungstiefe eines Unternehmens bezeichnet, wie viele Arbeitsschritte bei der Herstellung eines Produktes erforderlich sind und wie viele davon betriebsintern stattfinden. In den letzten Jahren lässt sich ein struktureller Wandel verzeichnen, der eine stetige Reduzierung der Fertigungstiefe mit sich bringt. Eine gegenläufige Entwicklung zeigt sich bei Zulieferern, bei denen die Faktoren kundenindividualisierte Produktion, kleine Losgrößen und hohe Anforderungen an Qualität den Ausschlag für eine so weit wie möglich in die Prozesse des Kunden hineinreichende Leistungstiefe geben.

Wertschöpfung, geringeres Risiko von Know-how-Verlusten, mehr Flexibilität in der Produktion und Unabhängigkeit sind die Vorteile, die solche Unternehmen aus dieser gegen den Trend gerichteten Strategie ziehen. Die Konzentration der Verantwortung auf einen Lieferanten und einfache Abläufe in der Beschaffung sind die Vorteile für den Abnehmer.

Grundlage des Konzepts ist, dass die prozess- und qualitätsrelevanten Schlüsselkomponenten Werkzeug und Rohteil in einem Unternehmen hergestellt werden. Um dem Kunden aber letztendlich alles aus einer Hand liefern zu können, braucht es eine universelle Ausrüstung und spezielles Mitarbeiterwissen.

Die optimale Fertigungstiefe eines Zulieferers ist nur schwer zu bestimmen und der beschriebene Nutzen entfaltet sich erst, wenn genügend Prozessschritte implementiert sind. Auf der anderen Seite darf die Fertigungstiefe nur so weit reichen, wie sie regelmäßig genutzt wird. Ansonsten gerät die Wirtschaftlichkeit des Systems in Schieflage und ungeübte Prozesse lassen Qualitätsrisiken entstehen.

Am Beispiel eines mittelständischen Kunststoffverarbeiters mit einer hohen Fertigungstiefe betrachtet, stellt sich eine Prozesskette folgendermaßen dar:

Bauteilentwicklung

Der Kunde hat bereits in der Entwicklungsphase Zugriff auf das Know-how des Lieferanten, um das technisch und wirtschaftlich am besten geeignete Fertigungs­verfahren festzulegen, die richtige Materialauswahl zu treffen und schließlich das Bauteil werkstoffgerecht zu gestalten. Die Anwendungs­techniker des Herstellers erkennen mit ihrer Erfahrung, ob Ideen technische Probleme in sich bergen oder die Herstellung überproportional teurer machen.

Werkzeugkonstruktion

Der Übergang vom ersten zum zweiten Prozessschritt ist fließend und im Dialog entsteht die Bauteilzeichung. Nachdem diese validiert ist, übernahmen die Werkzeugkonstrukteure und konzipierten unter Einbeziehung des Formenbaus und der Spritzgussabteilung, gestützt auf ihre Erfahrung, das Spritzgusswerkzeug.

Formenbau

Die Planung vom Rohmaterial bis zum Einzelteil im 3D-Format führt in eine produktive Werkzeugfertigung mit kurzer Durchlaufzeit und sicherem Termin. Durch die enge Zusammenarbeit in der Entwicklungs- und Konstruktionsphase kommt es zu einer zielsicheren und anforderungsrechten Umsetzung innerhalb des Werkzeugbauprozesses.

Bemusterung

Die Erstbemusterung ist ein wesentlicher Eckpunkt in der Fertigungs­kette. Prüfungen und deren Dokumentation brauchen geeignete Prüfmittel und CNC-Messmaschinen. Aus der Abstimmung der am Einsatzort und Fertigungsplatz gewonnenen Prüfergebnisse resultiert eventuell ein Optimierungs­bedarf, der bei Zugriff auf einen hausinternen Formenbau schnell umgesetzt werden kann.

Formteilfertigung

Beim Bemustern und Einfahren der Form werden die ermittelten Einstelldaten zum Grundgerüst der Serienfertigung. Mit der Fertigung der Nullserie erfolgt eine Verfeinerung dieser Parameter, besonders im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit. Am Ende steht der stabile Prozess für alle folgenden Serienfertigungen.

Spanende Nachbearbeitung

Bei kleinen Serien zwängt sich dieser Arbeitsgang aus Rentabilitätsgründen oft auf. Konturen schräg zur Entformungsrichtung oder Veränderungen am Bauteil für eine zusätzliche Variante sind am Rohteil spanend günstig herzustellen und reduzieren die Investitionskosten für die Formen.

Abschirmung

Zur Ableitung einer statischen Aufladung werden der Werkstoff oder das Bauteil modifiziert. Das sind einmal mit Leitruß oder Graphit gefüllte Kunststoffe oder das nachträgliche Auf-bringen einer elektrisch leitenden Oberfläche durch galvanische Beschichtung und Leitlacke auf metallischer Basis.

Lackierung

Auch wenn Form und Rohteil als die Schlüsselkomponenten definiert sind, stellt die Lackierung einen wichtigen Fertigungs­schritt dar. Ausgangspunkt für eine hochwertige Lackierung ist die Vorbereitung des Rohteils durch erfahrende Handwerker und Roboter. Danach erfolgen je nach Kundenwunsch Lackierungen in glatter oder strukturierter Ausführung. Mehrere Arbeitsgänge sind hierbei Pflicht, sie reichen vom Anschleifen der gespritzten Oberfläche über die Grundierung bis zum Decklack und der aufgesetzten Struktur.

Bedruckung

Die letzte Option in der Phase der Veredlung ist die Bedruckung, bei der lackierte Oberflächen Schriftzüge und Symbole durch Tampon- oder Siebdruck erhalten.

Vor diesem Hintergrund zeigt sich, dass bei komplexen Bauteilen eine ineinandergreifende Entwicklung und Produktion mit hoher Leistungstiefe unter einem Dach für alle Beteiligten beachtenswerte Synergievorteile bereitstellen.

Kunststoff verdrängt Metall

Kunststoff verdrängt Metall. Kunststofflösungen als Metallersatz.

Obwohl die Entwicklung und Herstellung der Thermoplaste schon mehr als acht Jahrzehnte zurück liegt, gelten sie gegenüber den über fünftausend Jahre alten Metallen immer noch als junge und moderne Werkstoffe. Das Wissen im Bereich der Kunststoffe verdoppelt sich etwa alle 8 Jahre und durch diese Dynamik nehmen diese Werkstoffe in den Studiengängen der Ingenieurswissenschaften bisweilen immer noch nicht den Stellenwert ein, der diesen eigentlich gebührt. Für anwendbares Wissen wird daher gerne auf die Erfahrungen aus der Praxis und auf die Kenntnisse der Verarbeiter zurückgegriffen. Diese sind in der Regel aktuelle Erkenntnisse direkt vom Markt.

Thermoplaste bieten ein weites Anwendungs­feld und bilden ein breitgefächertes  Anforderungsprofil ab, was nahezu allen Einsatzfeldern gerecht wird. Sie bieten vielfältige Möglichkeiten zur Substitution von Metallwerkstoffen.

Von Metallwerkstoffen unerreicht sind hierbei die thermoplastischen Eigenschaften wie beispielsweise Zähigkeit, Flexibilität, spezifisches Gewicht, elektrische Isolierung, chemische Beständigkeit oder Witterungs­beständigkeit.

Die Substitution von Metallwerkstoffen ist sowohl im funktionalen Bereich, als auch im dekorativen Bereich vielfältig. Bei Funktionsbauteilen kommen durch verrippte Strukturen und Faserbeimischungen extrem steife und dennoch leichte Konstruktionen zur Umsetzung. Bei optisch anspruchsvollen Teilen können Kunststoffe durch ihre guten Oberflächeneigenschaften wie die gebotene Brillianz oder Kratzfestigkeit punkten. Zusätzlich sind sie leicht einzufärben.

Kommerziell ist das günstige Verhältnis zwischen Volumen und Materialpreis bei Thermoplasten unschlagbar. Die im Vergleich zu Metallen deutlich geringere Dichte verschafft den Kunststoffen hier ein Alleinstellungs­merkmal, was selbst von den Leichtmetallen wie Magnesium oder Aluminium nicht kompensiert werden kann. Ein typischer Einsatzfall sind hier spanabhebend hergestellte Bauteile aus Thermoplasten, die folgende Merkmale zeigen:

  • Materialkostenvorteil von ca. 50%
  • leichte Zerspanbarkeit
  • hohe Notlaufeigenschaften durch Selbstschmierung
  • geringere Dichte
  • besserer Korrosionsschutz

 

Im Vergleich zu Bauteilen aus Metall stehen in der Thermoplastverarbeitung teilweise deutlich wirtschaftlichere und rationellere Fertigungs­verfahren zur Verfügung. Ein Beispiel für das etablierteste Formgebungs­verfahren ist der Spritzguss mit folgenden Merkmalen:

  • komplexe Bauteile formfallend gefertigt
  • günstige Teilekosten durch hohen Automatisierungsgrad
  • grazile Konturen für Funktionserweiterungen (Feder- und Schnappelemente) integrierbar
  • entsprechende Investition in Form­werkzeuge nötig

Das Entscheidungs­kriterium zur Festlegung des Fertigungs­verfahren für gespante oder gespritzte Bauteile ist in der Bedarfsmenge begründet. Hier helfen vergleichende Kostenrechnungen.

 

 

Endkonturnahes Halbzeug

Endkonturnahe Halbzeuge aus Kunststoff

Der schnelle Weg zu mehr Effizienz. Endkonturnahes Halbzeug aus extrudiertem Kunststoff.

Ist die Losgröße eigentlich zu hoch für eine spanabhebende Fertigung, aber auch noch nicht lohnend für die Investition in eine Spritzgussform, dann bietet das extrudierte Profil als Halbzeug eine smarte Lösung.

Das extrudierte Profil als endkonturnahes Halbzeug ermöglicht die rationelle und kostengünstige Herstellung gespanter Fertigteile.

Durch einen der Gestalt des Fertigteils angenäherten Querschnitt wird an vielen Punkten gespart: Maschinenzeiten, Materialeinsatz, Lohnkosten und Entsorgungsaufwand.

Ungenutzte Einsparpotentiale heben

Ungenutzte Einsparpotentiale heben. Aktiv Ressourcen schonen und dabei effizient Zeit und Kosten sparen.

Durch den Einsatz von Rohlingen und Zuschnitten lassen sich Einsparpotentiale heben und die Wertschöpfungs­kette in der Fertigung optimieren. Zur Realisierung  einer effizienten „near net shape“ Strategie in der Zerspanung von Dreh- und Frästeilen stehen dem Halbzeughersteller von technischen Thermoplasten aus PA, POM, PP oder PE vielfältige Möglichkeiten zur Verfügung.

Die einfachste Form eines „near net shape“ Halbzeuges für Drehteile ist der Hohlstab. Egal ob im Schleuder­guss oder im Extrusionsverfahren hergestellt. Der einfache Hohlstab setzt schon bei geringen Bedarfsmengen große Einsparpotentiale frei. Der Materialeinsatz ist gringer, die Bearbeitungs­zeit reduziert sich und das Entsorgen der Späne entfällt. Die enge Abstufung der Hohlstäbe reduziert die Bearbeitungs­zugabe auf wenige Millimeter. Der wesentliche Vorteil liegt in der nicht notwendigen Startbohrung. Im Vollstab aus Thermoplast sitzt dort das Zentrum der Eigenspannungen. Wird es zerspant, kommt es innerhalb von Tagen oder Wochen zu einem Ausgleich im Spannungshaushalt. Damit verbunden sind fortschreitende, wenn auch geringe, Maßveränderungen. Bei aus Hohlstäben gefertigten Werkstücken ist dieser Effekt weniger deutlich und somit ist das Fertigteil maßstabiler.

Zur Vermeidung von Restabschnitten bei Rundstäben und Platten sind Abschnitte das ideale Mittel der Wahl. Sonderlängen sind kein Problem und die eigene Zurichtung kann entfallen. Maßgenaue Abschnitte hergestellt aus extrudierten oder gegossenen Rund- und Hohlstäben sind für viele Zerspaner von Vorteil. Entsprechende Sägemaschinen und auf die hoch­molekularen Werkstoffe abgestimmte Sägeblätter stehen den metallverarbeitenden Betrieben in der Regel nicht zur Verfügung. Es lohnt sich diesen Verarbeitungsvorgang zu verlagern und das passende Rohteil danach der weiteren, meist automatisierten Bearbeitung zu zuführen.  Noch deutlicher wird dieser Vorteil bei Zuschnitten aus Platten oder Flachstäben. Mit Formatsägen, entwickelt für die Holzbearbeitung, werden die Platten computerunterstützt optimal aufgeteilt und zugeschnitten. Für großflächige Zuschnitte ist der Vorteil leicht erkennbar. Für kleinere Abmessungen in mittleren Stückzahlen ist die Kombination aus Formatsäge und automatischer Ablängsäge ideal. 

Eine besondere Art von Zuschnitten ist durch das Wasserstrahl­schneiden möglich. Ähnlich wie beim Laserschneiden von metallischen Werkstoffen wird bei Kunststoffen aller Art das Wasserstrahl­schneiden eingesetzt. CNC-gesteuert schneidet die Anlage beliebige Konturen aus. Durch entsprechende Software ist es möglich, die Formteile optimal und mit möglichst wenig Verschnitt ineinander zu schachteln. Die Ergiebigkeit einer Platte wird hierbei erhöht.

Eine weitere Möglichkeit zur Effizienzsteigerung ist die Verwendung von Profilen mit vorgeformten bzw. fertigen Konturen, die dann nur noch partiell bearbeitet werden. Hierbei kann die Extrusion oder das Profilfräsen mit Mehrspindlern eingesetzt werden.

Das Highend der „near net shape“ Strategie in der Zerspanung ist das Formstück. Hierbei können dreidimensionale Bauteile als Formlinge in nahezu beliebiger Kontur und Größe vorgefertigt werden. Sei es im Formgussverfahren, drucklos in Gusspolyamid oder durch thermoplastische Verarbeitung aller Kunststoffe mit Hilfe preisgünstiger Form­werkzeuge.

Die unterschiedlichen Möglichkeiten beim Rohteil, gepaart mit weiteren hier nicht behandelten Vorteilen bei der Endbearbeitung durch spanabhebende Verfahren, führen zu Kosten­vorteilen, die durch herkömmlichen Materialeinsatz bei Einzelstücken, mittleren Stückzahlen oder der Großserie nicht oder nur schwer erreicht werden können. Im Grunde ist für jeden Bedarfsfall und für jede benötigte Menge ein optimales Verfahren vorhanden. Jede dieser Möglichkeiten schont Ressourcen und führt zu nachhaltigen Erfolgen.
 

3D-Fräsen

Führungen, Anschläge und Auflagen aus Gusspolyamid verstärken in der Anlagentechnik und in Schwermachinen mechanisch belastete Schwerpunkte.

5-Achs-Fräsen. Exakt ausgelegt, bis ins Detail konstruiert, präzise gefräst. Polyamid-Führungen nehmen hohe mechanische Kräfte auf.

CAD-Systeme im Einsatz. Form­werkzeuge zur Kunststoffverarbeitung, Prototypen, CNC-zerspante Kunststoffteile.

CAD-Formate

  SolidWorks 3D CAD (Daussalt Systèmes)
Mastercam (CNC Software, Inc.)

Dateiformate

2D-Format DXF
3D-Formate * Parasolid Version 22.0 (.x_t, .x_b)
ACIS-Kernel bis Version 19.0 (.sat)
IGES **
STEP AP203/214
STL (für Stereolithographie und Lasersintern)
VDA-FS

Packformate für größere Dateien

Bitte keine selbstentpackenden Dateien senden. ZIP
RAR

Datenübertragung

  E-Mail an info@kern.de
Kontaktformular
CD-ROM / DVD-R
FTP über ftp.kern.de
(Zugangsdaten bitte erfragen)
* Viewer-Formate, z. B. eDrawings, sind zur Datenübertragung nicht geeignet.
** Bei Unigraphics und SolidEdge verwenden Sie bitte das Parasolid-Format.

Wir setzen auch in der Kunststoffverarbeitung Werkzeugmaschinen mit stabilem Maschinenbett ein. So erreichen wir auch bei Großteilen und verstärkten Kunststoffen Genauigkeiten, die weit über den Standard hinausreichen.

5-Achsen-Fräsen ist eine Form der 3-D Bearbeitung. Der Fräser wird bei dieser Technik stets senkrecht zum Werkstück positioniert und verfahren. Die Fertigung von extrem komplexen 3D-Objekten wird möglich. Unsere 5-Achs-Fräsmachinen erlauben Werkstücke in einem Arbeitsgang zu bearbeiten. Mehrfach-Aufspannen der Werkstücke entfällt, die Arbeit wird wirtschaftlicher durchgeführt, das Zerspanungs­teil präziser.

Reibungslose Datenübertragung. Unsere CAD-Anlagen und Programme in unserer Konstruktionsabteilung und Zerspanung aktualisieren wir ständig entsprechend den aktuellen Entwicklungen. Dabei setzen wir auf die Durchgängigkeit der Daten bis zur Fertigung und Qualitätssicherung.

In der Tabelle finden Sie eine Zusammen­stellung der Möglichkeiten zum problemlosen Übertragen von CAD-Daten.

Tiefbohren

Vergusswerkzeug für Stratoren eines Elektromotors

Spezialbearbeitung CNC-Einlippen-Tiefbohren. Bohrungen mit großem Längen/Durchmesser-Verhältnis maßgenau hergestellt.

Auf unseren speziellen CNC-Tiefbohrmaschinen stellen wir Präzisionsbohrungen mit großem l/D-Verhältnis her.

Die Tiefbohrtechnik ist bei Kern ein Spezialverfahren der Großteilbearbeitung von Werkstücken aus Gusspolyamid.

Zum Tiefbohren wird der Kühlschmierstoff in großen Mengen unter hohem Druck zur Zerspanstelle gebracht. Menge und Druck des Kühlschmierstoffes passen wir dem Werkstoff, Bohrdurchmesser und der Bohrungstiefe an. Wir setzen geregelte Hochdruck-Kolben- und Schraubenpumpen ein, bei größeren Durchmessern werden weitere Druckpumpen zugeschaltet.

Der Kühlschmierstoff-Zuführapparat nimmt gleichzeitig eine kugelgelagerte Anbohrbuchse auf. Diese führt das auf dem langen Bohrrohr sitzende Schneidwerkzeug und gewährleistet beim Anbohren die Präzision.

Radienübergänge, Fasen, Abstufungen oder andere Konturen am Bohrungsgrund stellen wir mit Formbohrwerkzeugen her.

Tiefbohrarbeiten führen wir an Düsenkörpern, Form­werkzeugen, Pumpenbauteilen, Rollen, Schneckenkurven, Wärmetauschern, Zylindern oder auch als Schmierkanäle an vielartigen Werkstücken aus.

Ultraschalleinbetten

Stehbolzen und andere Metallteile in Kunststoff mit Ultraschall eingebettet.

Ultraschall bettet Metalle und Hochleistungspolymere in Thermoplaste. Positionsgenau und spannungs­frei bewehrte Kunststoffteile.

Metall-/Kunststoffverbindungen und Kunststoffpaarungen ohne Polymerverträglichkeit fügen wir durch Formschluss. Das Ultrachallfügen ist präzise, spannungs­frei und schnell.

Dünnwandig

Dünnwandig gedreht. Ringe und Hülsen aus Polypropylen (PP) mit hoher Maßgenauigkeit und Rundheit.

Kabeldurchführung

Kabelführung im Wellrohr. Doppelte Trompete aus Polyamid

Trompete statt Schelle. In flexiblen Energiezuführungs­systemen gleiten Wellschutzrohre knickgeschützt in Trompeten.

Roboter, Handhabungsgeräte und Maschinen fordern Bewegungs­freiheit. Eine flexible Energiezuführung und Medienführung in Wellrohren ist die kostengünstige Antwort.

Kabelbäume und Schlauchbündel folgen an Gelenken einer Relativbewegung und Richtungsänderung. Gleitringe mit angeformten Trompeten halten den Wellschlauch und folgen der Winkelbewegung in den Gelenkpunkten. Die Längsverschiebung des Schutzrohres wird durch das Gleiten möglich. Mittig getrennte Gleitbacken vereinfachen die Wartung der Geräte.

Die Trompeten fertigen wir in individueller Kleinserie. Aus unseren extrudierten oder gegossenen Hohlstäben zerspanen wir Wellrohr-Trompeten materialsparend und kostengünstig.

Konusrollen aus Polyamid

Angetriebene Konusrollen mit Doppel-Kettenrad aus einem Stück Polyamid zerspant.

Schnell die Kurve bekommen. Angetriebene Konusrollen fertigen wir mitsamt Kettenrad aus einem Stück.

Was wir kostengünstig in einem Stück fertigen, kennen andere als Baugruppe. Wir integrierten Rohr, Achse, Antrieb und Gleitlager von angetriebenen Kurvenrollen in einem Drehteil aus Polyamid.

Polyamid ist der ideale Werkstoff für Gleitlager, Rollen und Zahnräder. Es liegt nahe, angetriebene Konusrollen für Kurvenrollenbahnen aus Polyamid zu fertigen.

Rollenbahnen kommen in Stückgutförderanlagen zum Einsatz. Die konstruktive Gestalt passen wir der Einbausituation an. Verjüngung, Balligkeit, Oberflächenrauheit, Profilierung und die Verzahnung des Antriebs können individuell festgelegt werden. Unsere Fertigung ist flexibel, auch bei Kleinserien. Polyamid-Tragrollen sind kostengünstig und bieten Ihnen entscheidende Vorteile:

  • Polyamidrollen dämpfen Laufgeräusche, es bleibt ruhig am Arbeitsplatz.
  • Polyamidrollen sind massiv. Es gibt kein Hohlraum in dem sich Kondenswasser sammelt.
  • Polyamidrollen sind elektro­magnetisch neutral. Sie stören keine Detektoren.
  • Polyamidrollen sind rostbeständig und vollkommen umweltneutral.

Kunststoffrollen werden in vielen Bereichen eingesetzt: In der Lebens­mittelindustrie, der Automobilindustrie sowie Chemie- und Pharmaindustrie. Außerdem für den Einsatz in der Holzverarbeitung und Möbelindustrie, der Verpackungsindustrie, der Druckmaschinen und Papierindustrie sowie in der Steinindustrie.