CEO
Lennart Svensson
Die Suche nach dem richtigen Mikrowasserkopf für hochtechnische Keramikteile
Im Wettbewerb um einen CERN-Auftrag suchte das spanische Unternehmen Nanoker Research S.L die ganze Welt um, um den richtigen Maschinenlieferanten zu finden. Spezialisten für technische Keramikmaterialien benötigten eine Maschine, die feine Präzisionsteile mit der Wasserstrahlschneidtechnik bearbeiten konnte. Diese Suche führte sie nach Skandinavien.
Wie ist die Zusammenarbeit begonnen?
Im Herbst 2022 wurde Water Jet Sweden von Alain Lennquist, CEO von KG Fridman AB, dem skandinavischen Vertreter von Nanoker Research S.L., kontaktiert. Sie benötigten eine Preisermittlung für Wasserstrahlschneidteile aus einem neuen technischen Keramikmaterial und übermittelten die technischen Spezifikationen der Teile.
Tony Rydh, Gründer und CTO von Water Jet Sweden AB, mit mehr als 40 Jahren Erfahrung in der Wasserstrahlschneidtechnik, erzählt die Geschichte:
– Wir haben schnell erkannt, dass diese Teile mit der feinen Schleifmittel-Mikro-Wasserstrahllösung bearbeitet werden mussten. Da es ohne Probenversuche mit einem komplett neuen Material nicht möglich ist, Berechnungen zu machen, kontaktierten wir einen unserer Kunden in Schweden, der über eine Maschine verfügt, die speziell für das Mikro-Wasserstrahllesebearbeitung entwickelt und gebaut wurde. Mit ihrer Maschine konnten wir einige Probenfertigungen und Schnitttests durchführen, erklärt Tony.
Der Kunde hatte kürzlich eine hochmoderne NCM 10-Mikromaschine installiert, die mit dem neuen Alphajet TVL-Schneidwerkzeug ausgestattet war. Da die Teile eine Kombination aus feinem Schleifwasserstrahl und einem konischen Winkelregler benötigten, war ihre Maschine für diese Aufgabe perfekt geeignet.
Wie optimiert man die Wasserstrahlschneidtechnik für neue Keramikmaterialien?
Die Tests waren erfolgreich, und ein paar Monate später kehrte Alain Lennquist mit einer neuen Aufgabe zurück, die er lösen musste.
– Diesmal mussten wir genauer sein und entwickelten einen “optimierten Bearbeitbarkeitssieger” für dieses Material, erzählt Tony Ryd. Es handelt sich um eine Maßnahme, die verwendet wird, um Materialien zu klassifizieren und deren Bearbeitbarkeit zu bewerten.
Um einen optimierten Zerspanbarkeitssindex zu erstellen, beginnen Sie damit, alle verfügbaren Werkzeugeinstellungen und Prozessparameter zu definieren, wie z. B. Druck, Schleifmittelfluss, Art des Schleifmittels, Öffnungsgröße und Fokussierrohr.
– Sie schneiden gerade Linien ab, wobei Sie in kleinen Schritten jeweils einen Parameter anpassen. Die Einstellung, bei der Sie die größte Entfernung mit dem feinsten Schnitt schneiden, bestimmt den Index. Dies lässt sich oft visuell erkennen, erklärt Herr Tony Ryd.
Ein weiterer Vorteil der Index-Ausübung war die Möglichkeit, präzise Messungen der Winkelabweichung zu erhalten. Mit diesen Messungen kann man berechnen, wie viel Winkelkompensation man benötigt, um die Toleranzanforderungen zu erfüllen. In einer CAD/CAM-Software für Wasserstrahlschneiden ist eine Liste der TVL-Schneidplatten für die häufigsten Materialien vorhanden. Wenn man jedoch ein völlig neues Material verwendet, muss man eigene Tabellen erstellen.
Nachdem der Index ermittelt worden war, wurde jede Zeichnung anhand von Startpunkt, Oberflächen, die zusätzliche Feinheitstoleranz oder eine geringere Oberflächenrauheit erforderten, analysiert, um das effizienteste Schneidprogramm für jeden Teil zu erstellen. Bei der Optimierung des Schneidprogramms auf diese Weise wird die Gesamtdauer des Schneidens erheblich verkürzt, was die Gesamtrentabilität der Fertigung verbessert.
Wer kann ein Mikro-Wasserstrahl mit TAC liefern?
Es gibt weltweit einige Wasserstrahlschneidmaschinenhersteller, die unterschiedliche Arten von “Mikro-Schneidwasserstrahlern” anbieten, doch nach einer Marktuntersuchung waren nur zwei Anbieter mit der erforderlichen Technologie verfügbar – nämlich ein echter feiner Schleifwasserstrahlschneidvorgang mit Steigungskompensationsfähigkeit.
– Am Ende gab es nur mögliche Lieferanten und beide stammten aus Skandinavien, erzählt Herr Alain Lennquist. Deshalb wurde das Projekt von uns geleitet, da wir der skandinavische Vertreter von Nanoker sind. Wir haben auch einen Wasserstrahlschneider aus den USA bewertet. Sie haben einen guten Vertreter in Spanien, konnten jedoch die grundlegenden technischen Anforderungen nicht erfüllen. Wir haben auch einen Lieferanten in der Schweiz identifiziert, aber mit dieser Firma gab es einige Unsicherheiten, weshalb wir uns entschlossen haben, die Suche nicht fortzusetzen, erklärt Herr Lennquist.
Ging es bei der Beschaffung um unterschiedliche Ansätze?
Die beiden ausgewählten Lieferanten wurden anhand von Testauschnitten und Zeitstudien bewertet. Beide Unternehmen lieferten korrekte Teile, jedoch auf eine etwas andere Weise.
– Es ist einfach, 4-5 Teile herzustellen, aber Tausende von Teilen mit gleichbleibender Qualität herzustellen, das ist etwas ganz anderes, erklärt Herr Tony Ryd von Water Jet Sweden. „Bei hoher Stückzahlen kommt es zu deutlich höheren Anforderungen sowohl an die Maschine als auch an den Fertigungsprozess“, fährt Tony fort.
Um die Wiederholbarkeit sowohl der Maschine als auch des Schneidprozesses zu bestätigen, präsentierte Water Jet Sweden eine Vorlaufserie von 400 Teilen anstatt nur wenige Teile. Jedes zehntes Teil wurde in einem Elektronenmikroskop ausgewertet, wobei Toleranzen in Hundertstel Millimeter gemessen und der Ra-Wert für die Oberflächenqualität ermittelt wurde, um sicherzustellen, dass die Anforderungen erfüllt wurden.
– Bei der Vergrößerung des Volumens konnten wir mithilfe unseres Verfahrens Variationen im Material erkennen. Dies half Nanoker auch dabei, seinen eigenen Herstellungsprozess zu optimieren und eine konsistenteren Qualität des Keramikkörpers zu erreichen”, sagt Tony Ryd.
Was wurde zur bevorzugten Mikro-Maschinenlösung?
Im Frühjahr 2023 wurde die Bewertung abgeschlossen, und die Wahl fiel auf Water Jet Sweden und die NCM Micro-Maschine mit dem Alphajet TVL-Schneidwerkzeug.
Die Technologie für die Mikro-Wasserstrahlschneidung mit feinem Schleifmittel wurde bereits 2009 in der Fabrik von Water Jet Sweden in Ronneby entwickelt. Im Jahr 2014 startete man mit dem eigenen Mikro-Wasserstrahlschneider; den NCM 10 Micro, eine Maschine für sehr präzise Wasserstrahlschneidungen mit kleinen Toleranzen.
Die NCM 10 Micro-Maschine verfügt im Vergleich zu herkömmlichen Wasserstrahlschneidmaschinen über eine Reihe einzigartiger Funktionen:
- Es ist für die feinen Schleifmittel-Wasserstrahlschneidtechnik mit Schleifmitteln mit einer Korngröße von 230-240 Mesh und einem Fokusrohr mit einer Dicke von 200-400 Mikron konzipiert.
- Es verfügt über eine softwaregesteuerte Schleifmittelzuführung, die die Füllgeschwindigkeit, die Verstopfung und den kritischen Pegel im Schleifmittelpuffer erkennt.
- Der Tischrahmen besteht aus einem Betonwerkstoff aus Epoxidharz, der eine hervorragende Steifigkeit, Genauigkeit und Dämpfung bietet.
- Sowohl das X- als auch das Y-Bewegungssystem verfügt über Renishaw-Invar-Waagen mit extrem niedrigem Dehnungskonstanten und hoher Auflösung.
- Es verfügt über einen Palette-förmigen Schneidtablett mit einer breiten Palette an Befestigungsmöglichkeiten. Die Nanoker-Maschine wurde mit einer Reihe von Befestigungsrahmen ausgestattet, die heute als optionale Ausstattung erhältlich sind.
- Der Edelstahlbehälter ist mit Gummi aufgehängt, um Vibrationen zu vermeiden. Der Behälter ist außerdem mit Kühlkörpern ausgestattet, um die Wassertemperatur steuern zu können.
Vor allem verfügt die Nanoker NCM 10 Micro-Maschine über das neue Alphajet TVL-Schneidwerkzeug, die nächste Generation der Kantenwinkelsteuerung.
– Wir sind stolz darauf, als Lieferant für dieses Projekt ausgewählt worden zu sein, sagt Herr Tony Ryd. Wir bemühen uns, die erste Wahl für Kunden weltweit zu sein, die Lösungen im Bereich Wasserstrahlschneiden suchen, bei denen hohe Qualität, hohes technisches Niveau und hohe Servicestandards die Grundelemente sind.
Im Herbst 2023 war es an der Zeit, die neue Micro-Wasserstrahlschneidstation am Standort Nanoker in Spanien einzurichten. Die Produktion wurde schnell auf die hohen Anforderungen von CERN ausgedehnt. Mehr dazu in unserem nächsten Artikel: Technische Keramiken & Mikro-Wasserstrahlschneiden, Teil 3 – Implementierung moderner industrieller Wasserstrahlschneidverfahren.
Kontakt
CTO
Tony Ryd
Nanoker/KG Fridman AB, Geschäftsführer
Alain Lennquist