Bei unserem ICB2.0 ist es wie in vielen Projekten: Am Anfang wird ein scheinbar großzügiger Zeitplan gemacht, und plötzlich wird doch alles ganz knapp – aber auf der Eurobike soll trotzdem unbedingt ein Prototyp stehen, ein paar Wochen später bitte gleich fünf, damit man schön nach Italien zum Testen gehen kann. Wer die Zeit dann wieder gut machen muss: Alle, die am Prototypen beteiligt sind – unter anderem das Unternehmen HSC Zerspanungstechnik. Wir haben bei der Herstellung der Teile zugeschaut.
# HSC Zerspanungstechnik - in der Nähe von Ingolstadt. Was nach außen abweisend wirkt, ist der Geheimhaltung geschuldet: Weil hier Prototypenteile für verschiedenste Firmen gefertigt werden, ist die gesamte Firma von außen blickdicht.
Weil Alutech nur ein paar Mal im Jahr Prototypen baut, lohnt der Betrieb einer eigenen CNC-Fräse kaum – von der Anstellung eines Zerspanungsmechanikers ganz abgesehen. Werden Sonderteile benötigt, geht der Auftrag deshalb an Zulieferer heraus – zum Beispiel an HSC Zerspanungstechnik. Das kleine Unternehmen aus der Nähe von Ingolstadt hat sich auf den Prototypen- und Formenbau spezialisiert. Weil der Inhaber selbst Mountainbiker ist, fertigt er nicht nur für die Automobil- und Luftfahrtindustrie, sondern auch für Fahrradhersteller wie Alutech oder THM. Spezialität sind kurze Lieferzeiten, hohe Oberflächenqualität (z.B. für Spritzgussformen) und Diskretion: Die Firma ist komplett abgeschottet und hält Projekte geheim – aus diesem Grund durften wir leider auch nicht wie sonst per Video durch die Firma geführt werden.
Vorbereitung
Wo die Arbeit von Stefan Stark aufhört, beginnt die von Christian Holzschneller, dem Inhaber von HSC Zerspanungstechnik. Was sich der Konstrukteur am Computer ausgedacht hat, soll jetzt Realität werden. Dazu wird zunächst ebenfalls am Computer simuliert, wie aus einem Rohteil Aluminium, das der Zerspaner auf Lager hat, das fertige Bauteil werden kann. Abhängig von der Komplexität des Bauteils muss der Block dazu mehrmals aufgespannt werden und diverse Hilfsvorrichtungen gebaut werden – schließlich kann ein Werkstück nicht an der Selben stelle festgehalten und bearbeitet werden. So wird der Block Alu zunächst virtuell zerfräst – dabei kann bereits kontrolliert werden, ob die Maschine irgendwo mit dem Bauteil oder der Aufspannung kollidiert und wie lange der Vorgang braucht.
# Hier beginnt die Geschichte eines Prototypenteils - Die CAD-Datei wird von Konstrukteur Stefan Stark an HSC Zerspanungstechnik geschickt
# Zunächst wird um das Bauteil ein grobes Volumen gelegt - Ein einfacher Quader wird so orientiert, dass das Bauteil möglichst platzsparend darin liegt
# Vorschau der Fräsbahn - entlang dieser Linien wird der Fräskopf fahren und den Quader zum Bauteil reduzieren
# Letzter Schritt am Computer - Die Software generiert den sogenannten G-Code, der später die Fräse steuert. Jede Zeile entspricht einem Befehl: Drehzahl, Geschwindigkeit, Bewegungsrichtung oder Werkzeugwechsel.
Video
Fräsen
Mit dem am Computer erzeugten Fräsprogramm (Ablauf von Befehlen) geht es dann an die Maschine. Das Rohteil wird eingespannt, vermessen und anschließend bearbeitet. Etwa eine Viertelstunde dauert es, bis verschiedene Fräsköpfe den Alu-Block in ein Yoke verwandelt haben.
# Wechsel an die Fräsmaschine - Genau dieser G-Code wurde jetzt per Netzwerk an die Fräsmaschine übermittelt.
# Bauraum der Fräsmaschine - Das Bauteil kann so groß wie die untere Platte sein
# Einmessen - Damit die Maschine weiß, wo das Ausgangsmaterial positioniert ist, wird es zunächst mit diesem Messtaster eingemessen.
# Ausgangsmaterial - Der eben noch am Computer dargestellte Block wird auf dem Tisch der Maschine aufgespannt.
# Fräskopf - rechts unten hier ein recht kleiner Fräser. Über der Einspannung und links im Vordergrund sind Sprühdüsen für Kühlmittel zu sehen.
# Der Fräsvorgang - Jetzt geht es rund: Der Fräskopf fährt entlang der vorgegebenen Bahnen durch den Block. Nachdem die Kontur mit einem großen Fräser hergestellt wurde, ist jetzt ein kleinerer Fräser dran und beginnt, die Krümmung stufenweise zu erstellen.
# Kosten vs. Oberflächengüte - Je nach Einstellung der Maschine überlappen die Fräsbahnen mehr oder weniger - entweder entstehen die charakteristischen Frässpuren (z.B. Nicolai) oder eine möglichst glatte Oberfläche, wie sie für den Werkzeugbau nötig ist.
# Am Ende bleiben Späne - Je nach Bauteil wird häufig über die Hälfte des Ausgangsteils zu Spänen verarbeitet - CNC-Fräsen gehört ja nicht aus Versehen zu den "zerspanenden" Herstellungsverfahren.
# Zwischenergebnis - Hier ist die erste Aufspannung fertig
# Anschließend wird das Bauteil umgedreht - und von der zweiten Seite bearbeitet.
# Neben zylindrischen Schaft- oder Stirnfräsern sind auch Profilfräser verfügbar, beispielsweise um Kanten zu entgraten. -
# Fertiges Bauteil und Ausgangsblock - Aus dem Alu-Block ist nach zwei Mal Aufspannen das rechte Yoke geworden. In der aktuellen Version ist der Schwanenhals allerdings deutlich kompakter
# Anderes Beispiel - Die Dämpferverlängerung, wie hier gezeigt, ist ein komplexeres Bauteil
# Fünf Aufspannungen sind nötig, um aus einem Block Aluminium die Dämpferverlängerung zu fertigen -
# Zerspanungstechnik - Stilleben
# Warten aufs Recycling - die Späne werden in verschiedener Qualität gesammelt, gepresst und neu eingeschmolzen.
# Christian Holzschneller - er hat für unsere Prototypen die Frästeile hergestellt
# Verräterisch - Am Eingang der Firma stehen diese Five.Tens
# Sieht verdächtig aus - Blick in den Nebenraum
# Die Anzeichen mehren sich - Der Spind ist mit diversen Bike-Aufklebern gepflastert
# Im Nebenraum der Werkstatt hängt Christians Fanes am Montageständer. Das Hobby ist dafür verantwortlich, dass Kunden auch aus der Bike-Branche kommen -
# Nicht nur Alutech steht hoch im Kurs - Auch ein Ghost befindet sich im Fuhrpark des Zerspanungstechnikers
Video
Wie gesagt, aus Gründen der Geheimhaltung bezüglich anderer Projekte in der Firma durften wir nur in der Maschine selbst filmen – der folgende Zeitraffer gibt einen ganz guten Eindruck, wie das Bauteil entsteht. Hinweis: Im Video wird trocken gefräst, also ohne Zugabe von Kühlschmiermittel. Das ist zwar schlecht für die Lebensdauer des Fräsers und die Qualität der Oberfläche, aber gut für die Verwertbarkeit der produzierten Späne – und vor allem für die Sichtbarkeit im Video.
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Der Beitrag [ICB2.0] Hausbesuch: HSC Zerspanungstechnik – wo kommen schnell Prototypenteile her? ist auf MTB-News.de erschienen.
