Success story

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5Achs-Fräsmaschinen mit Parallelkinematik:
Außergewöhnliche Bearbeitungszentren
programmiert mit hyperMILL®
Die deutsche Werkzeugmaschinenindustrie ist Spitze. Dennoch sind außergewöhnliche Innovationen eher selten. Eine Ausnahme sind die Bearbeitungszentren der
Firma Metrom, Hartmannsdorf, die in einer 5-Stab-Parallelkinematik ausgeführt sind,
die viele Vorteile mit sich bringt. Diese ganz besonderen Werkzeugmaschinen werden
mit dem CAM-System hyperMILL von Open Mind programmiert.
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Über Metrom
Die METROM Mechatronische Maschinen GmbH ist ein innovatives familiengeführtes Unternehmen, das 2001 von
Dr. Michael Schwaar gegründet wurde.
Im Mittelpunkt steht die Herstellung von
HSC-Fräsmaschinen mit patentierter
Parallelkinematik. Mit hoher Kompetenz
in Entwicklung und Beratung bietet
Metrom ein ganzes Leistungspaket rund
um seine Produkte: von der Planung
über Konstruktion bis zur Inbetriebnahme und Weiterentwicklung.
>www.metrom.com
Der erste Eindruck löst Erstaunen aus: „Das soll ein richtiges Bearbeitungszentrum
sein? Sieht aus wie von einem anderen Stern…“ ‚Gelenkstabkinematik’ hat man schon
gehört, aber funktioniert das auch? Selbst erfahrene Fachjournalisten sind erst einmal
skeptisch. Sehr zu Unrecht, wie sich bald erweist, wenn man sich näher mit den
neuen Werkzeugmaschinen der Metrom Mechatronische Maschinen GmbH aus dem
sächsischen Hartmannsdorf nahe Chemnitz befasst. Etliche Preise, wie zuletzt der
intec-Preis 2011, sprechen eine beredte Sprache.
Zunächst zum Anfang. Wie manch andere Werkzeugmaschinen-Innovation hat auch
diese ihre Wurzeln im Fraunhofer Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik
in Chemnitz. Dort war der Metrom-Gründer, Dr.-Ing. Michael Schwaar, früher tätig.
Unser Institut hat die erste deutsche Werkzeugmaschine mit Gelenkstabkinematik
entwickelt. Leider ging es mit der industriellen Umsetzung schleppend voran“, erinnert
sich Dr. Schwaar. Genau diese Tatsache hat ihn 2001 veranlasst, die Firma Metrom zu
gründen.
Mit wenigen Mitarbeitern begann er in einem Technologiezentrum. „Wir hatten dort so
wenig Platz, dass unsere ersten Maschinen bei den Kunden gebaut werden mussten“,
so Schwaar weiter. Irgendwie hat das funktioniert, denn das Unternehmen und seine
Produkte haben sich gut
weiterentwickelt. Heute
residiert Metrom in einem
eigenen Gebäude in einem
modernen Industriepark vor
den Toren von Chemnitz, die
Anzahl der Mitarbeiter hat
sich auf rund 20 erhöht.
Dr.-Ing. Michael Schwaar, Geschäftsführender Gesellschafter
der Metorm Mechatronische Maschinen GmbH, bei der intecPreisverleihung.
Zentrale: OPEN MIND Technologies AG • Argelsrieder Feld 5 • 82234 Wessling • Tel.: +49 8153 933500
Fax: +49 8153 933501 • E-Mail: [email protected] • www.openmind-tech.com/de
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Die Grafik zeigt
das Prinzip der
Metrom-Maschinen.
Die 5 Stäbe der
Parallelkine­matik
sind an einem
IkosaederGestell befestigt.
Innovative Technik – erstklassige Ergebnisse
Die Maschinen von Metrom basieren auf folgenden Basiselementen:
– ein Gestell in der Form eines Ikosaeders. Es wurde mit Hilfe von Finite Elemente
Programmen optimiert bis zu einem Maximalpunkt und verfüg nun über eine sehr
hohe Steifigkeit bei geringem Gewicht.
– Parallelkinematik bestehend aus fünf Stäben, dargestellt als Kugelgewindegetriebe
(Ø 63 mm). Sie sind über Gelenke mit dem Gestell und der Spindel verbunden.
Durch diese Anordnung wirken im Wesentlichen nur Längskräfte, Zug und Druck,
auf die Stäbe. Und bei 63er Kugelumlaufspindlen führt das nicht zu nennenswerten
Formänderungen. Daraus resultiert, neben dem steifen Gestell, eine hohe Genauigkeit am Werkstück. Metrom garantiert eine Volumengenauigkeit von +/- 10 µm.
– Die Antriebsmotoren für die Vorschübe sind so ausgelegt, das die Muttern der
Kugelgewindetriebe bereits die Rotoren sind. Man könnte auch sagen, die Motoren
sind aufgewickelte Linearmotoren und werden auch so geregelt. „Diese Motore
wurden von uns entwickelt und zu großen Teilen auch gebaut“, so Dr. Schwaar.
Damit hat man die nötigen Qualitäten in der Hand.
– ein Steuerungskonzept, welches in der Lage ist, die Anforderungen der
5Stab-Parallelkinematik zu beherrschen.
Dieses Basiskonzept bietet eine Reihe von Vorteilen. „Wir bewegen hier nur rund 10%
der Masse einer konventionellen Maschine mit gleichem Bauraum. Daraus resultieren
kleinere Kräfte beim Beschleunigen und es wird deutlich weniger Energie verbraucht“,
erklärt Dr. Schwaar.
Kleinere Massen lassen eine hohe Dynamik zu. Maschinen dieser Art bauen wesentlich kleiner als herkömmliche Bearbeitungszentren, bei gleichem
Arbeitsraum. Es sind verschiedene Bearbeitungsarten, wie Fräsen,
Drehen, Drehfräsen, Unrunddrehen, Unrundfräsen oder Lasern
für verschiedene Werkstoffe, vom Formsand
über Leichtmetalle und Stahl bis hin zu
Inconel- und Alloy-Werkstoffen möglich.
Damit sind diese Bearbeitungszentren mit das
Universellste, was man sich an Bearbeitungsmaschinen vorstellen kann!
Auf diesem Basiskonzept wurden verschiedene
Maschinentypen aufgebaut. Unter anderem eine
transportable Maschine, Maschinen mit Rundtisch,
Maschinen in Gantry-Bauweise mit Rundtisch (6. und
7. NC-Achse). Sie unterscheiden sich jeweils im Arbeitsraum, Rundtisch, Gewicht und in den Abmessungen voneinander.
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Beispielhaft sei das 5Achs-Bearbeitungszentrum PG 2040
noch näher beschrieben:
– Gantry-Bauweise mit stationärem Tisch
– Werkstückgroße 2000 mm x 2000 x 1000 mm
– Werkstückgewicht bis 7000 kg
– Durchmesser NC-Tisch 2000 mm
– zwei Hauptspindeln möglich mit 15000 bzw. 24000 U/min
– Beschleunigung in alle Richtungen 10 m/s2
– Steuerungen Andronic 2060, Sinumerik 840 D sl
„Mit dieser Maschine können große Werkstücke sehr effektiv bearbeitet werden“,
betont Dr. Schwaar, „das Spanvolumen liegt bei ca. 4 kg/min bei Stahl.“
Für die Erstellung der NC-Programme, für diese, wie für alle anderen Maschinen,
setzt Metrom auf das CAM-System hyperMILL von OPEN MIND.
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Spielraum für alles, was gebraucht wird
Als es darum ging, ein geeignetes CAM-System für Metrom einzuführen, fiel die Wahl
schnell auf hyperMILL . Dr. Schwaar: „Wir hatten dieses System schon am Fraunhofer
Institut im Einsatz. Wir wussten also bereits, dass wir unsere Aufgaben damit bewältigen können. Zudem kamen wir auch menschlich mit den Leuten von OPEN MIND gut
zurecht, daher gab es für mich kein langes Nachdenken. Wir haben das System
angeschafft und eingesetzt.“
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CAM-Arbeitsplatz mit hyperMILL
bei Metrom in Hartmannsdorf.
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Metrom baut Bearbeitungszentren mit patentierter
Parallelkinematik, die viele Vorteile zu bieten haben.
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Metrom betreibt eine Lizenz von hyperMILL mit den Modulen …
Einsatzschwerpunkt sind Kundenteile, die in der Projektphase beispielhaft bearbeitet
werden, um zu zeigen, dass es funktioniert. „Hierbei gibt uns hyperMILL mit seiner
großen Funktionsvielfalt genügend Spielraum, Kundenteile aller möglichen ‚Couleur’
sicher zu programmieren,“ fasst Dr. Schwaar seine Erfahrungen zusammen. Natürlich
werden auch die eigenen Maschinenteile mit hyperMILL programmiert.
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Der Arbeitsablauf sieht so aus, dass Fremdteile meist über die STEP-Schnittstelle
eingelesen werden. Anhand der Flächen wird das NC-Programm erstellt. Häufig
genutzte Funktionen sind zum Beispiel das Ebenenschruppen oder das Walzfräsen
mit einer oder zwei Kurven. Nach der Errechnung der NC-Bahnen erfolgt eine einfache Simulation, die hauptsächlich dem Zweck dient, die jeweilige Anstellung des
Werkzeugs zu erkennen. Anschließend wird der Postprozessorlauf angestoßen.
Metrom nutzt einen Postprozessor, der für anstehende Aufgaben angepasst wird. Weil
das seit Jahren so gut funktioniert, bietet Metrom hyperMILL auch bei seinen Kunden
mit an. Für Kunden, die sich für hyperMILL entscheiden, stellt das Unternehmen dann
auch CAM-Unterstützung bereit. Maschine, Steuerung und CAM-System sind dann
optimal aufeinander abgestimmt.
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Am Ende bleibt festzustellen, auch bei so einzigartigen Maschinenkonzepten können
die NC-Programme zur Zufriedenheit der Anwender, sprich produktiv und sicher, mit
hyperMILL erstellt werden. Und die Bearbeitungszentren von Metrom haben mittlerweile einen Grad an Exzellenz erreicht, dass einer
Produktion in größeren Serien nichts mehr im Wege
stehen sollte. Eine Bereicherung der deutschen Werkzeugmaschinenszene sind sie allemal!
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Die 5 Stäbe der Parallelkinematik sind als
Kugelumlaufspindeln
ausgeführt.
Zentrale: OPEN MIND Technologies AG • Argelsrieder Feld 5 • 82234 Wessling • Tel.: +49 8153 933500
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