Effizient spannen

Technik: Handhabung

In der Teilebearbeitung können Arbeitsprozesse durch geeignete Spannmittel wesentlich beschleunigt und vereinfacht werden, etwa durch Reduzieren von Umspannungen und Befestigungsmitteln.

26. März 2010

Die Vakuumspanntechnik hat sich in der modernen Fertigungstechnik längst durchgesetzt und ist hier nicht mehr wegzudenken.

Das Bleckeder Unternehmen Witte, seit mehr als 30 Jahren im Bereich der Vakuumspanntechnik tätig, bietet mehrere Vakuumtechniken an, mit denen die unterschiedlichsten Anwendungen durchgeführt werden können. Durch ein umfangreiches Sortiment an Zubehör und Hilfsmitteln, Vakuumpumpen und -aggregaten werden komplette Vakuum-Spanneinheiten anwendungsbezogen zusammengestellt.

Flugzeughersteller in den USA und Europa setzen die Spannsysteme ebenso erfolgreich ein wie weltweit tätige Unternehmen der Autoindustrie, Elektronikbranche und des Maschinenbaus.

Die ›Vac-Mat‹-Vakuum-Spannplatten werden zum Beispiel in der Luftfahrt zur Herstellung von Aluminiumaußenhäuten für Flügel- und Rumpfsegmente eingesetzt. Die Vac-Mats sind besonders vorteilhaft für die Bearbeitung dünner Werkstücke mit Konturen sowie Durchbrüchen wie Bohrungen. Diese Art der Vakuumspannung ist seit den frühen Neunzigern auf dem Markt und in vielen Bereichen nicht mehr wegzudenken.

Lochraster-Vakuum-Spannplatten werden im optischen Bereich zum Spannen von Druckplatten zu Belichtungszwecken und neuerdings auch in der hochpräzisen Zerspanung von CFK-Werkstücken eingesetzt. Toleranzen bis 0,01mm sind realisierbar. Zum Bearbeiten von Kohlefaser-Bauteilen mit unregelmäßigen Oberflächenstrukturen oder zum Ausschneiden von Kleinstbauteilen aus dünnen Stahl- beziehungsweise Aluminiumblechen kann durch das Vilmill-Vlies ein zusätzlicher Hafteffekt erreicht werden.

Mit verschiedenen Abmessungen werden die Platten in vielen unterschiedlichen Ausführungsvarianten häufig dort eingesetzt, wo die zu spannenden Werkstücke und die Umgebungsbedingungen eine andere Spannmethode von vornherein ausschließen. Auch für dieses Vakuumsystem können die Einsatzbedingungen sehr vielseitig sein. Zum Beispiel werden bis zu 1,6 x 3,2 m große Druckplatten zu Belichtungszwecken auf dieser Vakuumplattenart gespannt. Neueste Entwicklungen ermöglichen sogar das Ausfräsen von ›Kleinstwerkstücken‹ aus großen Blech- und Kunststoff- Tafeln. Moderne Verbundwerkstoffe (CFK, GFK und ähnliches) können hiermit genauso sicher gespannt werden.

Schlitz-Vakuum-Spannplatten sind hinsichtlich der Einsatzvielfalt bei unterschiedlichen Fertigungsverfahren die universellsten Vakuumplatten von Witte. Diese Spannplattenart wird in folgenden Bereichen für die Werkstückspannung eingesetzt: Fräsen von Aluminium-Werkstücken, Schleifen hochpräziser optischer Gläser, Gravieren von Tafeln aus unterschiedlichen Werkstoffen und die Herstellung von Frontblenden. Durch den Einsatz von Hilfsmitteln wie Folien, Gummimatten, einem luftdurchlässigen Vlies und spezieller rutschhemmender Gummifolien ergeben sich vielfältige Bearbeitungsmöglichkeiten: Durchfräsungen, Bohrungen, Planschleifoperationen, Laserbearbeitungen.

Raster-Vakuum-Spannplatten sind in vielfältigen Ausführungen erhältlich. Witte bietet diese Platten auch in modularer Bauweise an. Somit hat der Anwender die Möglichkeit, mehrere Modulplatten durch Zusammenstecken ähnlich dem ›Lego-Prinzip‹ zu einer größeren Spannplatte zusammenzufügen. Die Raster-Vakuumplatte bildet ferner die Basis einiger Startersets und kann nach entsprechender Vorbereitung auch als Grundplatte für Nullpunkt-Spannsysteme eingesetzt werden. Darauf werden dann weitere Adapterplatten in Form werkstückspezifischer Ausführungen, wie Vac-Mat-Adapter, die Schlitz-Vakuumplatten-Adapter, eingesetzt. Die Rasterplatten bieten vielfältige Kombinationsmöglichkeiten.

Flip-Pod-Vakuumsysteme wurden zum Spannen von großflächigen Werkstücken konzipiert. Holz-, Aluminium- und Kunststoff-Werkstücke ab etwa 200 x 300 mm können für unterschiedliche Fertigungsverfahren damit gespannt werden. Auch diese Platten sind modular, sodass durch Zusammenfügen eine größere Spannfläche erreicht werden kann. Dieses Vakuum-Spannsystem besteht aus einer Grundplatte mit integrierten Flip-Pods in einem vorher ausgewählten Layout. Nicht aktive Pods lagern innerhalb dieser Grundplatte und werden in Abhängigkeit der Werkstückmaße und -geometrie bei Bedarf einfach umgedreht und somit aktiviert. Spannplattengrößen bis zu einer Größe von 4 x 10 Metern sind keine Seltenheit und haben sich in vielen Bereichen der Zerspanungstechnologie bestens bewährt. Auch hier bestehen zahlreiche Kombinationsmöglichkeiten mit zusätzlichen Vakuum-Spannkomponenten.

Mikroporöse Vakuum-Spannplatten werden vor allem auf optischen Prüf- und Messmaschinen eingesetzt. Für Oberflächenmessgeräte werden Vakuum-Spannplatten in unterschiedlichen Abmessungen gefertigt. Die Auflagefläche besteht beispielsweise aus porösem Aluminium, das eine sichere Fixierung der Werkstücke gewährleistet. Durch die Porosität werden die zu messenden Bauteile ganzflächig und beschädigungsfrei gehalten. Um die geforderte Genauigkeit von 5 µm zu erreichen, sind die Oberflächen im Allgemeinen diamantgefräst.

Sonderanlagen

Für Anwendungen, die nicht mit Standardsystemen ausführbar sind, werden von Witte anwendungsbezogene Lösungen entwickelt. Hier ist insbesondere das langjährige Know-how des Spanntechnik-Spezialisten vorteilhaft. Oft werden in Zusammenarbeit mit dem Anwender individuelle komplexe Sonderanlangen zum Spannen von Werkstücken, auch im 3D-Bereich, entwickelt und projektiert. Ausgeführt wurde unter anderem ein großformatiges, softwaregesteuertes Vakuum-Spannsystem mit einer speziellen Andrückvorrichtung. Die Andrückrolle wirkt auf das zu spannende Werkstück ein und drückt es definiert auf die Vakuum-Spannplatte herunter. Dieses System wird dann eingesetzt, wenn das Ausgangsmaterial erhebliche Unebenheiten aufweist und nicht automatisch gespannt werden kann.

Lineareinheiten, Achssteuerungen, Maschinentische, Vakuumplatten mit gesteuerten Spannbereichen und deren Spannüberwachungen wirken als komplexes funktionelles Spannsystem und ermöglichen auf diese Weise ein effizientes Bearbeiten von Bauteilen.

Vakuumerzeugung

Während der Physiker Otto von Guericke Mitte des 17. Jahrhunderts mittels Handpumpe einen kugelförmigen Behälter vom atmosphärischen Luftdruck befreit und diesen dann als ›Vakuumvorratsbehälter‹ für seine Versuche (unter anderem die berühmten ›Magdeburger Halbkugeln‹) verwendet hatte, geschieht dies heutzutage am energieeffizientesten mittels elektrisch betriebener Vakuumpumpen.

Häufig werden sogenannte Venturidüsen eingesetzt, die nach dem Ejektorprinzip mit Druckluft betrieben werden. Diese Technik ist weitestgehend ausgereift, und die Leistungsfähigkeit der Geräte erlaubt ein sicheres Halten der Werkstücke. Nachteil dieser Technik ist jedoch der hohe Energiebedarf, der zu erheblichen Folgekosten führt.

Witte Bleckede setzt auf elektrisch betriebene Vakuumpumpen, die passend zur jeweiligen Anwendung eingesetzt werden. Diese zeichnen sich durch einen wesentlich geringeren Energieverbrauch im Vergleich zu Venturidüsen aus. Gut vierzig unterschiedliche Vakuumpumpen und -aggregate in diversen Ausbaustufen und Ausführungen sind in mehreren Leistungsgrößen erhältlich.

Die Bandbreite der verfügbaren Ausbaustufen beginnt mit einer trocken laufenden Rotorschieber- Vakuumpumpe mit einer Saugleistung von 5 m³/h und geht über das fahrbare und modular aufgebaute Vakuumaggregat mit einem integriertem Flüssigkeitsabscheider und endet zum Beispiel bei einer komplexen Vakuumzentralanlage mit 1000m³/h Saugleistung. Somit werden sowohl Leistungsfähigkeit als auch Sicherheit beim Spannvorgang gewährleistet.

Bei den Spannsystemen von Witte wird nicht nur der Spannvorgang, sondern auch das gesamte System überwacht, sodass eine hohe ›Vakuumsicherheit‹ gewährleistet wird. Bedenken hinsichtlich Strom- oder Druckluftausfall können vernachlässigt werden, denn das Werkstück wird auch bei unterbrochener Energiezufuhr vorübergehend sicher gespannt und sicher auf der Spannplatte fixiert.

Hintergrund

Die 1969 gegründete Horst Witte Gerätebau Barskamp KG aus Bleckede ist auf die Präzisionsbearbeitung großer Werkstücke aus hochfesten Aluminium-Legierungen spezialisiert.

Die Entwicklung und Fertigung unterschiedlicher Werkstückspannsysteme zählt ebenso zum Produktionsprogramm wie die Auftragsfertigung für Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik und andere Branchen. Witte gilt als Marktführer in den Bereichen Flexible Vorrichtungssysteme und Vakuum-Spanntechnik.

Die größtenteils aus hochfestem Aluminium gefertigten Produkte werden auf modernsten CNC-Bearbeitungsmaschinen gefertigt.

Erschienen in Ausgabe: 02/2010