Hersteller von Rennwagenteilen verwendet fünf

May 19, 2023

Das Kölner Unternehmen Toyota Gazoo Racing Europe (TGR-E) ist die serienmäßige „Rettungsmannschaft“ im Motorsportteam des japanischen Automobilherstellers. Die Produktionskompetenz und technischen Fähigkeiten des Unternehmens haben es ihm auch ermöglicht, seine Dienstleistungen einem breiteren Publikum anzubieten.

Die Kernkompetenzen des Unternehmens liegen in der Entwicklung, Erprobung und Fertigung hochkomplexer Komponenten für Motoren, Fahrwerke und Kühlsysteme bis hin zu kompletten Fahrwerkseinheiten – inklusive aller Formen – für Renn- und Rallyefahrzeuge. Dies alles geschieht mit höchster Flexibilität, Präzision und Qualität und in den meisten Fällen in kleinsten Losgrößen. Für die Hochleistungs-Trockenbearbeitung komplexer Verbundbauteile hat das Unternehmen seinen Maschinenpark um eine neue DMG MORI Gantry-Maschine erweitert. Das offene CNC-System Siemens Sinumerik 840D sl sorgt für hochdynamische, präzise und flexible Prozesse.

Die Autos des Toyota Gazoo Racing Teams belegen Spitzenplätze bei Rennen wie den 24 Stunden von Le Mans. Am Standort Köln produziert das Unternehmen Kernkomponenten für drei erfolgreiche Fahrzeuge der FIA Rallye-Weltmeisterschaft (WRC) und ist an der Entwicklung leistungsstarker Toyota-Straßenfahrzeuge beteiligt. TGR-E ist auch ein Profitcenter, das sein breites Leistungsspektrum – vom Engineering bis zur Fertigung – externen Unternehmen anbietet.

„Um dies zu wettbewerbsfähigen Konditionen zu erreichen, müssen wir unseren hochspezialisierten Maschinenpark – insbesondere im Bereich der CNC-Bearbeitung – bestmöglich auslasten und im Idealfall mannlose Prozesse ab Stückzahl zwei generieren, wo immer wir können“, sagt Marcel Voigt, Senior Manager Produktion und Supply Chain Management.

Vor diesem Hintergrund wurde in ein neues Bearbeitungszentrum DMG MORI DMU 200 Gantry mit Sinumerik 840D sl von Siemens investiert. Ein Ziel besteht darin, die großen Maschinen für sehr große Bauteile wie komplette Fahrwerke freizuhalten und mittelgroße Teile auf einer etwas kompakteren Maschine mit geringeren Stundensätzen ausschließlich in der Trockenbearbeitung zu bearbeiten. Mit Verfahrwegen von 2.000 mm x 2.000 mm x 1.200 mm (XYZ) ist die DMU 200 Gantry-Maschine ideal für die 5-Achs-Bearbeitung von Strukturteilen für Rennfahrzeuge und anderen Verbundbauteilen. Diese werden dann sowohl in Einfach- als auch in Mehrfachaufspannung mit höchster Wirtschaftlichkeit bearbeitet.

Schonende und dennoch effiziente Bearbeitung von Verbundwerkstoffen Eine Herausforderung stellen schwer zerspanbare Verbundwerkstoffe dar, die aus mehreren kombinierten Schichten bestehen, beispielsweise aus Carbon- oder Kevlar-Fasern. Es muss verhindert werden, dass sich die einzelnen Schichten voneinander lösen (Delamination) und die Fasern nicht reißen. Noch komplizierter ist die Bearbeitung von Verbundteilen mit Einsätzen aus Titan und anderen schwer zerspanbaren Materialien. Solche Operationen erfordern entsprechendes Prozess-Know-how, geeignete Bearbeitungsstrategien und Werkzeuge und nicht zuletzt eine leistungsstarke computergestützte numerische Steuerung, die den Bediener in jeder Situation unterstützt. TGR-E und DMG MORI arbeiten bereits seit mehreren Jahren zusammen, um die Grundlagen für eine solche Bearbeitung zu schaffen, und die Ergebnisse können in der Maschinenwerkstatt besichtigt werden. Die Ultraschalltechnologie der Sauer GmbH, ein Unternehmen der DMG MORI-Gruppe, ist ein wesentlicher Schlüssel für eine schonendere und effizientere Bearbeitung von Verbundwerkstoffen und anderen Materialien wie Keramik oder Nickelbasislegierungen. Die zweite Generation unterstützt das ultraschallunterstützte Fräsen mit definierter Schneide. Durch die gezielte Überlagerung der Werkzeugrotation mit hochfrequenten Vibrationen werden die Prozesskräfte um bis zu 40 % reduziert. Dies ermöglicht höhere Vorschübe und Zustellungen, führt zu längeren Werkzeugstandzeiten oder deutlich verbesserten Oberflächen. Delamination und Faserriss werden verhindert.

Spezialität: Reparatur von Verbundteilen Mittlerweile repariert das Unternehmen auch größere, komplexere Fahrwerksteile, um Zeit und Kosten noch weiter zu senken. Dies geschieht, indem Schichten an beschädigten Stellen teilweise abgetragen und anschließend wieder aufgebaut werden. Dies erweitert das Einsatzspektrum der neuen Gantry-Maschine und erhöht gleichzeitig deren Auslastung und Rentabilität. „In unserer Verbundbearbeitung haben wir uns für eine offene Sinumerik 840D sl von Siemens entschieden, um uns die Integration und Nutzung solcher neuen Technologien und Funktionalitäten einfach zu machen“, sagt Marcel Voigt. Das effiziente Wälzschälen von sowohl geraden als auch schrägen Innen- und Außenzähnen ist eine weitere innovative Anwendung, die TGR-E exklusiv der Sinumerik 840D sl anvertraut. Dank der Offenheit der Steuerung war es dem Maschinenbauer möglich, die benötigte Spezialtechnik und Compile-Zyklen in den NC-Kern zu integrieren.

Alles, was Sie für eine einfache, sichere und leistungsstarke Bearbeitung benötigen Die oft sehr komplexen Programme werden von TGR-E auf einem CAD/CAM-System erstellt. Anschließend werden sie während der Auftragsplanung offline simuliert und optimiert, bevor sie an die Maschinensteuerung(en) übertragen, eingefahren und über das Netzwerk ausgeführt werden. All dies erfordert ein leistungsstarkes und einfach zu bedienendes Steuerungssystem.Klar strukturiert und intuitiv: Multi-Touch Sinumerik 840D sl mit Sinumerik Operate bietet in der App-basierten Multitouch-Benutzeroberfläche CELOS von DMG MORI eine ganze Reihe zusätzlicher Funktionen und Möglichkeiten zum Bedienen, Beobachten, Einrichten und Programmieren der Maschine selbst. Bereits nach einem kurzen Feldtest kam Patrick Garbe aus dem Team erfahrener Senior Operators zu dem Ergebnis, dass es „sehr klar strukturiert ist, eine intuitive Bedienung ermöglicht, den Anforderungen der Praxis entspricht und einen Mehrwert bringt.“ Besonders beeindruckt hat ihn die Übertragung der NC-Programme und Dateien zwischen dem zentralen Server und den Maschinen über Ethernet, die komfortable Programmverwaltung und -bedienung sowie die einfache Gestensteuerung auf dem großen Multitouch-Display. Schnelles Wechseln zwischen Anwendungen und einfaches Zoomen und Scrollen innerhalb von Anwendungen während der Bearbeitung sind Stand der Technik bei der Multitouch-Bedienung. Das gilt zum Beispiel für verschiedene Maschinenfunktionen oder einen PDF-Viewer, der Ausdrucke zum Beispiel beim Aufspannen einspart.

Serveranbindung, Messzyklen und 3D-Werkzeugradiuskompensation Das Anlegen neuer Werkzeuge an der Maschine erfolgt intuitiv und der Bediener hat alle wichtigen Daten im Blick. Durch die automatische 3D-Werkzeugradiuskompensation von Sinumerik bleiben die Daten stets aktuell und machen eine manuelle und damit fehleranfällige Berechnung überflüssig. Das Einrichten und Prozessmessen von Bauteilen vereinfacht und beschleunigt programmierbare Messzyklen. DMG MORI nutzt sie auch für sein „L-Messtaster-Paket“, das die verfügbaren Messmöglichkeiten insbesondere bei sperrigen oder schwer zugänglichen Geometrien deutlich erweitert.

Kollisionsvermeidung und intelligenter Werkzeugrückzug – weniger Schäden, höhere Produktivität Auch bei der Entwicklung der Kollisionsvermeidung hat Siemens Fortschritte gemacht. Die von TMG verwendete Version bildet die (Maschinen-)Komponenten als Schutzbereiche im Arbeitsbereich in Form einfacher geometrischer Körper ab. Diese werden dann in den Steuerungsarten JOG, MDA und AUTO überwacht und können in einer 3D-Darstellung auf der Benutzeroberfläche visualisiert werden. Optional unterstützt die Steuerung auch die Kollisionsüberwachung von Maschine, Spannmitteln, Werkzeugen und Werkstück(en) und sorgt so für einen einfachen und effizienten Schutz vor Kollisionen in jeder Situation. Die Retract-Funktion verbessert zudem den Schutz von Maschine, Werkzeug und Werkstück, indem sie auf Knopfdruck ein automatisiertes und sicheres Zurückziehen von Werkzeugen an Unterbrechungsstellen ermöglicht.Ausführen großer Teileprogramme aus dem CAD-System direkt vom Speichermedium Dank der EES-Option (Execution from External Storage) ist TMG bestens gerüstet, sehr große Teileprogramme direkt von externen Speichermedien auszuführen. EES erweitert die Speicherkapazität der Maschine auf die Größe des externen Speichermediums, ermöglicht schnelle Satzsuchen und Satzsprünge und ermöglicht so ein schnelles Erledigen von Arbeiten. Damit trägt Sinumerik Operate maßgeblich dazu bei, die Bearbeitung komplexer Bauteile noch sicherer und effizienter zu machen.

Neues Terrain erkunden Die Erkenntnisse aus dem Praxistest sind durchweg positiv und Marcel Voigt kann sich eine zuverlässige, saubere und kostengünstige Methode der Trockenbearbeitung vorstellen, auch wenn es um die Herstellung von Aluminiumformen für Verbundbauteile geht. Ultraschalltechnologie könnte dazu beitragen, die Bildung von Aufbauschneidenbildung, die heutzutage bei solchen Prozessen auftritt, zu reduzieren oder im Idealfall zu verhindern. Mit der offenen Sinumerik 840D sl hat sich der Kooperationspartner DMG MORI für eine leistungsstarke und einfach zu implementierende Steuerung mit allen erforderlichen Funktionen entschieden. Damit ist TOYOTA GAZOO Racing Europe bestens aufgestellt, um in einem erweiterten Marktumfeld weiterhin von der Pole-Position zu starten und sich gegen die Konkurrenz zu behaupten.

Stoffe mit metallischen Eigenschaften, die aus zwei oder mehr chemischen Elementen bestehen, von denen mindestens eines ein Metall ist.

1. Dauerhafte Schädigung eines Metalls durch Erhitzen, was entweder zum beginnenden Schmelzen oder zur interkristallinen Oxidation führt. 2. Beim Schleifen wird das Werkstück so heiß, dass es durch Anlassen oder Härten zu einer Verfärbung oder einer Veränderung der Mikrostruktur kommt.

Schneidstoffe auf Basis von Aluminiumoxid und Siliziumnitrid. Keramikwerkzeuge können bei der Bearbeitung von gehärtetem Stahl, Gusseisen und Hochtemperaturlegierungen höheren Schnittgeschwindigkeiten standhalten als Werkzeuge aus Hartmetall.

Materialien, die aus verschiedenen Elementen bestehen, wobei normalerweise ein Element in ein anderes eingebettet ist und durch ein kompatibles Bindemittel zusammengehalten wird.

Mikroprozessorbasierte Steuerung für eine Werkzeugmaschine, die die Erstellung oder Änderung von Teilen ermöglicht. Eine programmierte numerische Steuerung aktiviert die Servos und Spindelantriebe der Maschine und steuert die verschiedenen Bearbeitungsvorgänge. Siehe DNC, direkte numerische Steuerung; NC, numerische Steuerung.

Produktdesignfunktionen, die mit Hilfe von Computern und spezieller Software ausgeführt werden.

Bearbeitung mit mehreren auf einer Welle montierten Fräsern, im Allgemeinen zum gleichzeitigen Schneiden.

CNC-Werkzeugmaschine zum Bohren, Reiben, Gewindeschneiden, Fräsen und Bohren. Wird normalerweise mit einem automatischen Werkzeugwechsler geliefert. Siehe Automatischer Werkzeugwechsler.

Bearbeitungsvorgang, bei dem Metall oder anderes Material durch Krafteinwirkung auf einen rotierenden Fräser entfernt wird. Beim Vertikalfräsen wird das Schneidwerkzeug vertikal auf der Spindel montiert. Beim Horizontalfräsen wird das Schneidwerkzeug horizontal montiert, entweder direkt auf der Spindel oder auf einem Dorn. Das Horizontalfräsen wird weiter in das konventionelle Fräsen unterteilt, bei dem sich der Fräser entgegen der Vorschubrichtung oder „nach oben“ in das Werkstück hinein dreht; und Gleichlauffräsen, bei dem sich der Fräser in Vorschubrichtung oder „nach unten“ in das Werkstück dreht. Zu den Fräsvorgängen gehören Plan- oder Flächenfräsen, Schaftfräsen, Planfräsen, Winkelfräsen, Formfräsen und Profilfräsen.

Jedes gesteuerte Gerät, das es einem Bediener ermöglicht, seine Bewegung durch Eingabe einer Reihe codierter Zahlen und Symbole zu programmieren. Siehe CNC, numerische Computersteuerung; DNC, direkte numerische Steuerung.

Jedes gesteuerte Gerät, das es einem Bediener ermöglicht, seine Bewegung durch Eingabe einer Reihe codierter Zahlen und Symbole zu programmieren. Siehe CNC, numerische Computersteuerung; DNC, direkte numerische Steuerung.