„Für genau solche Projekte brennen wir“, steigt Tobias King ein. „Wenn wir frühzeitig hinzugezogen werden und unsere gesamte Kompetenz in der Entwicklung, Auslegung, Konstruktion und Fertigung von Hochleistungspumpen einbringen können, dann laufen alle zur Höchstform auf“, so der Projektleiter bei Scherzinger Pumpen in Furtwangen. Als vor rund sieben Jahren ein süddeutscher Premium-Automobilhersteller anklopft, geht es um eine Flügelzellenpumpe zur Trockensumpfschmierung für deren Supersportwagen. Was am Anfang mit überschaubaren Stückzahlen im Manufakturbetrieb beginnt, wächst schnell in eine Serie. Und weil dank hoher Prozesssicherheit und Wiederholgenauigkeit Qualität und Standfestigkeit der Präzisionspumpen überzeugen, weckt dies auch in Italien Begehrlichkeiten. Doch damit beginnt eine neue Dimension, denn nicht nur italienische Supersportwagen sind aktuell gefragt wie nie.
Supersportwagen-Nachfrage steigt seit Jahren enorm
„Jetzt geht es um Stückzahlen von mehreren tausend pro Jahr, und die fordern ein ganz anderes Fertigungskonzept“, betont Produktionsplaner Mario Maier. Zwei Gehäuse und zwei Deckel aus Aluminiumguss sollen möglichst vollautomatisch und mannlos gefertigt werden. Also wird das neue 5-Achs-Bearbeitungszentrum von Grob mit einer Automation von EGS um neue Vorrichtungen ergänzt. „Bei den ersten Vorrichtungen haben wir viel gelernt, doch nun sollte ein Partner hinzukommen, der uns besser versteht und auf uns eingeht“, forderte Oliver Hindinger, der bei Scherzinger die Betriebsmittel konstruiert. Das spielte Willi Fast in die Hände. Der AMF-Anwendungsberater für genau solche Projekte bei Schlüsselkunden kommt aus der Technik und bringt gerne sein Verständnis sowie seine Lösungskompetenz ein. „Ich war lange genug auf der anderen Seite und erkenne schnell, wo der Schuh drückt.“
So entstehen vier Vorrichtungen, die – auf Maschinenpaletten montiert – innerhalb weniger Minuten in die Maschine eingewechselt werden und dank Nullpunktspanntechnik sofort positioniert sind. Die Herausforderung dabei ist die Fixierung der Rohteile aus Aluminium Sandguss. In einem früheren Konzept wurden zwei Bauteile pro Vorrichtung gespannt und bearbeitet. Dabei schränkten jedoch zu viele Störkonturen den Bearbeitungsprozess ein. „Deshalb spannen wir jetzt nur noch je ein Rohteil, statt wie früher zwei“, erklärt King. „So haben wir die Komplexität reduziert und die Prozesssicherheit deutlich erhöht.“ Nun kann die Grob 350 mit ihrem einzigartigen Maschinenkonzept der horizontalen Spindellage und dem Schwenktisch das Werkstück nach Messung der Lage für jede notwendige Bearbeitung toleranzgenau positionieren.
Spannlösung berücksichtigt alle Gegebenheiten
Gespannt werden die Rohteile hydraulisch mit maximal 190bar Druck. Bei dem größeren Pumpengehäuse ist dies nicht ganz trivial. „Damit wir bei den Bearbeitungsprozessen alle Positionen erreichen, haben wir in der Konstruktion drei Laschen vorgesehen, an denen gespannt werden kann, und die später entfernt werden“, erläutert Hindinger. Hat der Knickarmroboter von EGS ein Teil aus einer der zehn Palettenschubladen entnommen, positioniert er es passgenau in der Vorrichtung. Anschließend fixieren drei Vertikalspanner mit 90° Öffnungswinkel das Gehäuse mit 7,8kN felsenfest und prozesssicher. An den Auflageflächen sind zusätzlich griffige Aufnahmepunkte gegen ein Verrutschen des Werkstücks angebracht.
Nun können Bohrungen und Senkungen eingebracht, Dichtungsflächen plan gefräst und das Innere der Flügelzellenpumpe auf Maß zerspant werden. Dabei sind die Maß-, Lage- und Formtoleranzen mit 0,02 und 0,04mm besonders anspruchsvoll. Sind alle Bearbeitungsschritte erledigt, übernimmt ein in der Vorrichtung eingebauter Zentrierspanner die Fixierung des Pumpengehäuses. Nun geben die Kipphebel die drei Spannlaschen frei, damit sie die Maschine entfernen kann.
Die Fertigung der beiden Deckel erscheint zwar weniger anspruchsvoll, dennoch bedarf es für das sichere Spannen der Rohteile einige Überlegungen. Passend zur horizontalen Spindellage der Grob-Maschine werden die Teile senkrecht in eine bogenförmige Vorrichtung eingebracht, die sie an den schmalen Seiten komplett umschließt. Auch hier fixieren nach dem Positionieren die hydraulischen Vertikalspanner fest und sicher. Im Anschluss an das Zerspanen werden die Teile in weiteren Schubladen des Palettenwagens abgelegt, bevor sie ausgefahren und noch entgratet sowie veredelt werden.
Kommunikation auf Augenhöhe mit raschem Austausch
Seit Januar 2024 läuft die Fertigung wie gewünscht. Das Ziel einer vollautomatisierten mannlosen Fertigung erreichten die Beteiligten in Rekordzeit. Das Ergebnis schafft infolge der Automation im Verbund mit den Vorrichtungen beim Personal mehr Kapazität für andere Aufgaben. „Wir schafften es, den Personaleinsatz gegenüber früher auf 25 Prozent zu senken“, zeigt sich Produktionsplaner Maier begeistert. Dass dieses Projekt so schnell zum Serienstart kam, ist allen Beteiligten zu verdanken.