Neue Mikro-Schneidtechnologie installiert

Nanoker aus Spanien ist auf die technische Keramik und fortschrittliche Nanokomposite für extreme Anwendungen spezialisiert. Diesmal gehen sie die Grenzen der Technik mit der Mikro-Wasserstrahleteknologie weiter. Nachdem sie einen Zuschlag von CERN erhalten hatten, recherchierten sie den Markt nach einem geeigneten Maschinensystem. Nach einer gründlichen Bewertung entschieden sie sich für ein NCM 10 Micro Machine von Water Jet Sweden. Die erste Herausforderung bestand darin, den Zuschlag zu gewinnen, die zweite darin, das richtige Maschinensystem zu finden und auszuwählen, und nun, das dritte, die Umsetzung der neuen Technologie in den eigenen Produktionsprozess.

Die Vorbereitung der Mannschaft

Bereits vor der Auslieferung der Maschine wurden CAD/CAM- und Maschinen-Schulungen durchgeführt, um das Nanoker-Team auf seine neue Arbeitsstation und Technologie vorzubereiten. Alle Schulungen von Water Jet Sweden folgen dem gleichen Grundschema, werden jedoch an die spezifische Anwendung des Kunden sowie an die bisherige Erfahrung der Teilnehmer angepasst.

– Die Betreiber dieser Maschine verfügten über gute allgemeine Kenntnisse und hatten bereits Erfahrung mit CAD/CAM- und CNC-Maschinen; das war ein großer Vorteil, erklärt Christian Persson, Systemingenieur bei Water Jet Sweden. Dadurch konnten wir auch detaillierter auf ihre spezifischen Aufgaben eingehen.

Die Software-Schulung konnte online durchgeführt werden, die Maschinen-Schulung fand jedoch im Hauptsitz von Water Jet Sweden in Ronneby, Schweden, im Rahmen der Factory Acceptance Tests statt. Neben den grundlegenden Maschinenbedienungsfähigkeiten umfasste die Schulung Arbeitsabläufe zur Einstellung der Einstellungen vor dem Schneiden neuer Teile oder bei der Änderung von Materialcharakteristik oder Dicke. Für jeden neuen Satz von Teilen muss die Maschine feinjustiert werden, um senkrechte Schnitte mit Toleranzen von +/- 0,02 mm zu erzielen.

Erste Maschinen-Einarbeitung in der Produktionshalle 2 im Hauptsitz von Water Jet Sweden in Ronneby, Schweden

Die Einrichtung der Arbeitsstation

Während die Schulung in Schweden stattfand, bereitstellte die Fabrik in Spanien den Bereich der neuen Arbeitsstation. Er sollte neben dem übrigen Produktionsbereich des CERNs errichtet werden, jedoch in einem separaten Raum, um Lärm, Feuchtigkeit und abrasives Staub zu filtern. Die Anschlüsse für Wasser, Strom, Luft und ein eigener Platz für die Maschine waren bereits vor der Ankunft des Geräts bereitgestellt.

– Wir haben die Maschine mit einem Gabelstapler entladen, aber da die Deckenhöhe dort, wo die Arbeitsstation stehen sollte, niedriger war, mussten wir sie mit Rollschuhen aufstellen, erzählt David Olsson, Techniker bei Water Jet Sweden.

Die Richtigkeit der Maschinen nach der Installation zu messen ist in Water Jet Sweden Standardpraxis. Bei der NCM 10 Micro-Maschine werden jedoch nach der Installation auch Lasermessungen und die Überprüfung der Ballbar durchgeführt, anders als bei herkömmlichen Wasserstrahlschneidemaschinen. Andere Maschinentypen werden in der Fabrik nur nach Lasermessung und Ballbarprüfung geprüft, bevor sie ausgeliefert werden.

Die Anordnung der Arbeitsstation wurde bereits früh im Projekt so gestaltet, dass sie einen geringen Platzbedarf aufweist und dennoch einfach zu bedienen und zu warten ist. Die Hochdruckpumpe befindet sich innerhalb des Sicherheitsbereichs, da sie zu Beginn jeder Schicht gestartet und dann über das Bedienfeld gesteuert wird.

Der Abfallbehälter für abrasive Abfälle befindet sich ebenfalls innerhalb der Sicherheitszone. Wenn er voll ist, kann er leicht mit einem Palettenheber entfernt und durch die Sicherheitsklappe herausgezogen werden. Anschließend wird er mit einem Gabelstapler außerhalb des Betriebsgeländes geleert. Das abrasive Druckgefäß wurde jedoch außerhalb der Sicherheitszone platziert, um während des Betriebes Abriebmittel nachzufüllen.

Hochdruckpumpe und Tippbehälter innerhalb der Sicherheitszone
Ein Handmikroskop wurde verwendet, um die Form und die Oberflächenrauheit vorab zu überprüfen.

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Die Schulung wird stets vor Ort beim Kunden durchgeführt, in dessen Umgebung die Maschinen eingesetzt werden sollen. Damit ist sichergestellt, dass der Kunde mit der Art der Produktion beginnen kann, für die die Maschine gekauft wurde, und zwar im Rahmen des abschließenden Testens und der Maschinenannahme.

– Nach der Installation hatten wir außerdem eine ergänzende Schulung für den Betreiber, um die Handhabung, Wartung und Sicherheit rund um den Arbeitsplatz zu wiederholen, erzählt David Olsson. Es ist gut, dies zu wiederholen, nachdem die Arbeitsstation in der zugehörigen Umgebung installiert wurde.

Da das Wasserstrahlschneiden über die Kontrolle natürlicher Kräfte abhing, war es ein Vorteil, über eine gute Kenntnis der spezifischen Maschinen und Materialien zu verfügen, um bei der Verarbeitung mit feiner Toleranz die perfekte Ausgleichung und Schneidgeschwindigkeit zu erreichen. Für die regelmäßige Überprüfung der Toleranzen und der Oberflächenqualität wurde ein elektronisches Mikroskop mit Handgerät eingesetzt.

– Ich habe gewartet, bis der Kunde eine Reihe von zugelassenen Teilen bereitgestellt hatte, erzählt David Olsson. Nachdem ich gegangen war, habe ich nichts mehr von unserem Kundensupport erfahren, was positiv ist. Als ich ging, haben sie selbst die Feinabstimmung durchgeführt, und ich glaube, sie sind gut darauf vorbereitet, ihre Produktion für CERN wie erwartet zu führen.

Herr Sergio Rivera, Produkt- und Geschäftsentwicklungsmanager bei Nanoker Research S.L., fasst das Projekt zusammen.

– Die Mikro-Wasserstrahlschneidmaschine ermöglicht die Nanoker-Technologie zur Bearbeitung sehr harter Materialien in “nahezu” 2D-Geometrien. Neben dem Geschäft im Zusammenhang mit der Big Science-Industrie eröffnet sie der Firma neue Wege, Teile entsprechend Kundenanforderungen mit einer anderen Bearbeitungsstrategie zu produzieren. Diese Technologie ermöglicht es Nanoker, auch auf andere Märkte, wie den industriellen Markt, einzusteigen. Die Herstellung dieser “nahezu”-2D-Geometrien in Hartkeramik war bisher nur mit elektrisch leitfähigen Materialien möglich, mithilfe von Wire-EDM; dank des Mikro-Wasserstrahls kann Nanoker nun sowohl elektrisch als auch nicht-elektrisch leitfähige Materialien bearbeiten, schließt Sergio.

Herr Sergio Rivera, Produkt- und Geschäftsentwicklungsmanager bei Nanoker Research S.L.
In Betrieb, produziert Hightech-Keramikteile für die Beschleuniger des CERN

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