Die Technologie des Induktionsschrumpfens für Werkzeuge hat sich in den letzten Jahren insbesondere in der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung, aber auch in anderen Bereichen der Fertigung durchgesetzt. Mit dem Werkzeugvoreinstellgerät MarPreset 1800 ShrinkSet bietet Mahr jetzt eine einzigartige Kombination von Werkzeugvoreinstellgerät und einem automatischen Schrumpfsystem mit direkter Wasserkühlung.

Die Vorteile bei der Verwendung von Schrumpffuttern liegen vor allem in der sehr guten Rundlaufgenauigkeit und den damit verbundenen geringen Unwuchten bei hohen Drehzahlen. Gegenüber dem Polygonal-Spannsystem können mit der Schrumpfung auch größere Werkzeugdurchmesser aufgenommen werden. Die Besonderheit in der Werkzeugschrumpfung liegt darin, dass durch den Wärmeeintrag in das Schrumpffutter das Entspannen erfolgt. Selbst bei exakt abgestimmten Parametern kann nicht verhindert werden, dass sich neben dem Futter auch das zu spannende Werkzeug erwärmt. Ein wichtiges Augenmerk muss daher auf die Abkühlung gelegt werden. Bei einfachen Schrumpfsystemen wird dies durch Luftkühlung erreicht. Bessere Systeme verwenden wasserdurchströmte Kühlkörper, die über die Werkzeugaufnahme gestülpt werden. Diese indirekte Kühlung hat den Nachteil, dass zwar das Futter oberflächlich abgekühlt wird, der Werkzeugschaft und der Kern der Werkzeugaufnahme aber weiterhin eine höhere Temperatur aufweisen. Das wiederum führt zu einer nachträglichen Änderung der Werkzeuglänge, die nicht mehr erfasst wird und somit zu Fehlern während der Fertigung führt. Außerdem macht das heiße Werkzeug die Verwendung von Handschuhen notwendig und birgt die Gefahr von Verbrennungen.

Cool-to-the-Core™-Technologie
Bei dem neuen Werkzeugvoreinstellgerät MarPreset 1800 ShrinkSet von Mahr mit dem integrierten Induktionsschrumpfen wird dieser Effekt des ‚Nachschrumpfens’ durch die direkte Kühlung des Werkzeuges - die Cool-to-the-Core™-Technologie - weitestgehend ausgeschlossen. Bei diesem patentierten Verfahren werden Werkzeugaufnahme und Werkzeug unmittelbar mit einer Kühlflüssigkeit besprüht und mit Druckluft getrocknet. Dadurch wird innerhalb kürzester Zeit selbst der Werkzeugkern auf Raumtemperatur abgekühlt. Dadurch liegt sofort nach dem Abkühlen die richtige Werkzeuglänge vor, die dann optisch kontrolliert werden kann und sich nicht mehr verändert. Das Werkzeug ist sofort nach dem Abkühlvorgang einsatzbereit und kann mit der bloßen Hand aus der Spindel entnommen werden. Es ist kein Temperieren der Werkzeuge notwendig.

Werkzeugvoreinstellgerät MarPreset 1800 ShrinkSet.

Automatisierter Ablauf
Der Ablauf des Schrumpf- und Abkühlprozesses ist denkbar einfach und läuft vollständig automatisiert ab:
Nach der Auswahl des entsprechenden Werkzeuges aus der integrierten Datenbank betätigt der Bediener lediglich den Start-Knopf. Die Induktionsspule fährt automatisch auf die richtige Position und erwärmt das Spannfutter. Nach 5 bis 10 Sekunden wird das Werkzeug eingesetzt. Die richtige Position wird dabei am Livebild überwacht. Ein eingeblendetes Fadenkreuz zeigt die, entsprechend der Längenänderung korrigierte, Sollposition an. Hat das Werkzeug im Halter gefasst, senkt ein weiterer Knopfdruck die gesamte Spindel mit dem gespannten Werkzeug in das Untergestell des MarPreset 1800 ab. Es erfolgt ein direktes Besprühen mit der Kühlflüssigkeit. Danach wird automatisch mit Pressluft das Werkzeug getrocknet. Anschließend wird die Spindel samt Werkzeug wieder mikrometergenau in die Ausgangsposition zurückgefahren. Die erforderlichen Maße können jetzt mit der Software PGC Plus ermittelt und direkt an die Bearbeitungsmaschine gesendet werden. Dadurch, dass das Werkzeug bis zum Kern abgekühlt wurde, kann es dann sofort aus dem Voreinstellgerät genommen und eingesetzt werden. Eine nachträgliche Längenänderung durch weiteres Abkühlen wird nahezu vollständig vermieden. Durch den automatischen Ablauf des Schrumpf- und Abkühlvorganges besteht keine Gefahr für den Bediener, das heiße Futter zu berühren.

Zykluszeit von 3 Minuten
Das Schrumpfsystem ist für Schaftdurchmesser von 6 mm bis 32 mm vorgesehen. Über eine Wechselspule kann der Durchmesserbereich auf 50 mm erweitert werden. Die Schrumpffutter nahezu aller Hersteller werden von diesem System unterstützt. Die Dauer des kompletten Schrumpf- und Abkühlvorganges liegt bei 2 Minuten. Wenn man eine anschließende Messung von Länge und Durchmessermaßen mit berücksichtigt, ergibt sich eine Zykluszeit von Schrumpfen, Abkühlen und Messen von circa 3 Minuten.

Temperatureinflüsse im Griff
Das Grundgerät MarPreset 1800 von Mahr zeichnet sich durch einen stabilen Aufbau aus und ist für den direkten Einsatz in der Fertigungsumgebung konzipiert. Sowohl der Grundkörper als auch die Säule sind aus Gusseisen gefertigt. Kombiniert mit einem konsequent symmetrischen Design werden dadurch Temperatureinflüsse weitestgehend kompensiert. Die ergonomische Schnellverstellung für beide Achsen ermöglicht eine schnelle und einfache Bedienung. Eingesetzt werden ausnahmslos Komponenten von führenden Herstellern. Damit wird eine konstant hohe Qualität gewährleistet. Durch herausklappbare Rollen kann der MarPreset 1800 problemlos und schnell an einen anderen Standort in der Fertigung gefahren werden, alle Elemente sind am Grundkörper montiert. Zwei große 17” Monitore sorgen für eine übersichtliche und deutliche Darstellung des Kamerabildes und der Bediensoftware.

Intuitive Bedienung
Die Bediensoftware PGC Plus ist ein leistungsstarkes und intuitiv zu bedienendes Tool mit großer Funktionalität. Die Bedienoberfläche ist klar und übersichtlich gegliedert. Alle wichtigen Funktionen sind schnell erreichbar und können am Touchscreen-Monitor direkt angewählt werden. Neben einer großen Auswahl von Mess- und Auswertefunktionen gibt es vorbereitete Messroutinen, die beispielsweise bei Messerköpfen oder Gewindefräsern das Programmieren und Messen vereinfachen und beschleunigen. Eine integrierte Datenbank ermöglicht das Verwalten auch komplexerer Werkzeuge. Werkzeuglisten vereinfachen die Erfassung aller Werkzeuge, die für ein zu fertigendes Produkt erforderlich sind. Eine integrierte Benutzerverwaltung und die Erstellung von Etiketten sind weitere Funktionen der PGC Plus Software. Der große Vorteil für den Anwender: Alle genannten Module sind inklusive. Ein weiterer Vorteil liegt in der Kamerakalibrierung und Ausrichtung der Z-Säule. Diese kann vom Bediener selbst durchgeführt und überprüft werden. Kosten für Serviceeinsätze werden dadurch vermieden.

Eine Netwerkanbindung an alle gängigen Bearbeitungszentren ist möglich. Die Anzahl der angebundenen Maschinen ist nicht limitiert. Die Software PGC Plus kann auch auf einem Offline-Arbeitsplatz mit einer weiteren Lizenz genutzt werden. Dadurch können Messungen vorbereitet und Werkzeuge angelegt werden, ohne die Arbeit am Werkzeugvoreinstellgerät zu behindern.

Fazit: Mit dem MarPreset 1800 ShrinkSet bietet Ihnen Mahr eine innovative Komplettlösung zu einem attraktiven Preis. Es ist nicht nur die Kombination von zwei Einzellösungen. Durch die Möglichkeit, die Schrumpfung direkt im Messgerät durchzuführen, entfällt neben dem Umspannen des Werkzeuges auch der Schrumpfarbeitsplatz. Die Arbeitsvorbereitung wird wesentlich beschleunigt und damit Kosten eingespart. Somit hat sich diese Investition in kürzester Zeit amortisiert. Autor: Holger Wiedemann

 Bedienoberfläche Schrumpfung

Kontakt: Mahr OKM GmbH, Holger Wiedemann, Telefon: 03641-64 2074, holger.wiedemann@mahr.de

 MarForm MFU 100 WP misst optisch und taktil.

Die „MarForm MFU 100“ zählt als Referenz-Formmessmaschine bereits zur höchsten Leistungsklasse für berührendes Messen in der Familie der Mahr-Messsysteme. Dank einer Ergänzung mit optischer Messtechnik reicht die Messgenauigkeit bis in den Nanometerbereich hinein. Kleinste Geometrien, beispielsweise von schwer zugänglichen Ventilsitzen und Führungsbohrungen bei Einspritzkomponenten, lassen sich damit überprüfen, die Dichtigkeit ggf. optimieren und die Verbrennungsqualität erhöhen. Dieses Plus an Genauigkeit steigert die Produktivität in der industriellen Fertigung und senkt Fertigungskosten.

Verantwortlich für die doppelsensorische Leistungsdimension der MarFom MFU 100 WP ist die Kombination taktiler und optischer Antastung. „WP“ steht für „WhitePoint“ – einem interferometrischen Messverfahren mit Weißlicht. Über die Differenzauswertung des von der Oberfläche des Messobjekts reflektierten Messstrahls und des Referenzstrahls werden durch dieses berührungslose Verfahren Werte ermittelt, die bis in den Auflösungsbereich von 1 Nanometer reichen. Das erlaubt hochpräzise Formmessungen kleinster mechanischer Bauteile mit Toleranzen kleiner als 1 Mikrometer. Im Motorenbau für die Automobilindustrie beispielsweise kann dadurch das Zusammenspiel von Einspritzkomponenten überprüft und die Dichtigkeit weiter erhöht werden.

Schnelle Messzyklen
Die Vorteile der MarForm MFU 100 WP sind die schnelle, hochpräzise kombiniert optisch-taktile Antastung ohne Tastarmwechsel. Damit können optische und taktile Messungen in einem Messzyklus durchgeführt werden. Die optische Messung von Form und Länge erfolgt messkraftneutral ohne Verbiegen des Werkstücks oder mögliche Beschädigung der Werkstückoberfläche. Typische Messparameter sind Rundheit, Geradheit, Parallelität, Winkel und Durchmesser. Ein weiterer Vorteil des optischen Messverfahrens ist das schnelle, spiralförmige (Helix) Abtasten von Oberflächen mit anschließender grafisch flächenhafter Darstellung. Ein Höchstmaß an Automatisierung wird durch den motorischen Zentrier- und Nivelliertisch als Kernkomponente eines Formtesters sowie den Einsatz des motorisierten Messtaster T7W erreicht.

Fazit
Mit der um weißlichtsensorisch-optische Messtechnik erweiterten MarForm MFU 100 WP steht der Industrie ein Messsystem zur Seite, das die Produktivität weiter steigern wird. Dank aktiver Klimakabine leistet diese Maschine auch im Bereich der Fertigung 100 Prozent Einsatz. Kürzere Wege und schnellere Einflussmöglichkeit zur Steuerung des Fertigungsprozesses senken Kosten und optimieren die Qualität der Erzeugnisse.

 Rautiefenmessung bei einem Zahnimplantat.

Mit Produkten der Medizintechnik ist große Verantwortung verbunden – bei Stethoskopen und Einwegartikeln wie Spritzen genauso wie bei Kernspintomographen, Knochen-Implantaten oder Herzschrittmachern. Diese Verantwortung der Gesundheit der Menschen gegenüber setzt eine umfangreiche Qualitätskontrolle in der Herstellung voraus. Damit das Endprodukt den vorgegebenen Erwartungen entspricht, müssen auch die einzelnen Komponenten hinsichtlich der Qualität genauestens überprüft werden. 

In der Medizintechnik wie auch in der medizinischen Forschung wird die hochpräzise Messung von Oberflächen und Konturen immer wichtiger – bei Wirbelsäulen-Implantaten und künstlichen Herzklappen genauso wie bei Augenlinsen, Zahn-Implantate oder der Erforschung der Abrasion an Zähnen. Genauso ist auch die Qualität von implantierten Herzklappen oder Hörhilfen von einer perfekten Form und einer standardisierten Oberfläche abhängig. Mahr entwickelt und fertigt hochpräzise Messgeräte in einer Bandbreite vom Handmessmittel bis hin zur komplexen mehrachsigen Messmaschine. Traditionell sind mit dem Namen Mahr die Begriffe Fertigungsmesstechnik, Qualität und Innovation verbunden. Viele Messmethoden zur Qualitätssicherung sind auch bereits im medizinischen Bereich erfolgreich im Einsatz. Messtechnik in der Medizintechnik ist unverkennbar keine Besonderheit, sondern eine Notwendigkeit – sie bedeutet eine Verbesserung der Produkte, ist eine Hilfe für erkrankte Menschen und führt zu Kosteneinsparungen im Gesundheitswesen.

Oberflächen-Rauheit bei Implantaten
Die Rauheit eines Zahn-Implantates beeinflusst das Einwachsen und damit die Belastbarkeit und Haltbarkeit. Um den Verankerungsprozess im Knochen zu unterstützen, wird die Oberfläche des Implantats in speziellen Verfahren aufgeraut und mit kleinen Löchern versehen, so dass der Knochen gut am Implantat anhaften kann und in das Implantat hineinwachsen kann. Der Teil des Implantats, der aus dem Knochen herausragt, wird hingegen geglättet, um eine Anlagerung von Bakterien oder Belägen zu verhindern. Diese unterschiedlichen Oberflächenstrukturen werden in der Qualitätssicherung von Tastschnittgeräten aufgenommen und messtechnisch bewertet. Doch nicht nur die Rauheit und Mikrotopografie sind ausschlaggebend für die Aufgabe des Implantates. Zahn-Implantate z.B. ähneln in Form und Funktion einer Schraube, die im Kiefer verankert wird. Die Geometrie und Kontur der Gewinde wird mit taktiler und optischer Messsensorik in Bezug auf die Toleranzen überprüft.

Perfekte Rundung eines Hüftgelenkes
Künstliche Hüftgelenke brauchen eine optimale Rundung und hochwertige Oberflächenqualitäten, damit Patienten keine Beschwerden leiden. Ein künstliches Hüftgelenk muss etwa 20 Millionen Lastwechsel unter dem 2- bis 3-fachen des Körpergewichts gewährleisten. Die Anforderungen an die Fertigungstoleranzen sind deshalb extrem hoch. Abweichungen in der Form der Hüftgelenkkugel und dem Hüftgelenkkopf bedeuten frühzeitiger Verschleiß und damit Schmerzen bei dem Patienten. Präzise Formtester aus dem Hause Mahr ermitteln zuverlässig die Gestaltabweichungen der einzelnen Komponenten im Fertigungsprozess. Die Oberflächenbeschaffenheit und die Genauigkeit der Kontur werden mit dem Tastschnittgerät „MarSurf LD120“ in einem Messablauf überprüft. Kugelgelenke und Lager sind grundsätzliche Konstruktionselemente in der Feinwerktechnik. Bewährte Messlösungen von Mahr in diesem Feld untermauern die Kompetenz in der Form und Oberflächenmesstechnik.

Optimierung der Fertigungskosten
Verbrauchsmaterial und Einmalartikel in der Medizintechnik werden hauptsächlich aus Kunststoff im Spritzgussverfahren hergestellt. Die Präzision des Endproduktes hängt von der Qualität und Gestaltung des eingesetzten Spritzgusswerkzeuges ab. Hierbei unterstützt Mahr mit seinen Messgeräten in der Oberflächen-, Form- und Fertigungsmesstechnik die Herstellung anspruchsvoller Spritzgusswerkzeuge. Bei Fertigungsprozessen wie das Drehen, Bohren oder Fräsen ist die geometrisch exakte Bestimmung der Werkzeuge grundlegend für die Qualität des Erzeugnisses. Daten für die Einstellung des Fräswerkzeuges, für die Beurteilung von Verschleiß oder Beschädigungen erhalten Produzenten über optische Werkzeugvoreinstellgeräte von Mahr. Diese Informationen steigern die Qualität bei der Herstellung, reduzieren Ausschuss durch falsch gesetzte Maschineneinstellparameter und optimieren dadurch die Fertigungskosten.

Werkzeugmessgeräte unterstützen die Fertigung
Komplexe Präzisionswerkzeuge wie Kugelstirnfräser, Gewindebohrer, Fräser mit kleinen Durchmessern oder Fräswerkzeuge mit besonderen Schneidengeometrien wie in der Dentaltechnik unterliegen in der Herstellung besonderen Qualitätsansprüchen. Die Anordnung der Schneidflächen zueinander, sowie der Schneidwinkel, Keilwinkel und der Spanwinkel beeinflussen die Funktion und damit den Einsatzbereich des Werkzeuges. Speziell darauf konstruierte Werkzeugmessgeräte ermitteln diese Parameter und unterstützen bei der Fertigung sowie in der Forschung.

Taktile und optische Verfahren
Die Messsysteme von Mahr bieten für Produktion und Forschung die passende Mess-Lösung. Immer mehr Geräte verbinden zudem die Vorzüge taktiler (berührender) und optischer (berührungsloser) Messverfahren. Mit ihnen können niedrigste Toleranzen in der Fertigung eingehalten werden. Großer Erfahrungsschatz aus den Aufgaben von Kunden aus anderen Branchen können auf viele Anwendungen in der Medizintechnik angewendet werden.

100-Prozent-Kontrolle
Zentrale Punkte bei medizintechnischen Produkten sind die Lebensdauer, die Produkthaftung und der weltweit garantierte Service. Neben einer hochpräzisen Messung bieten deshalb die Mahr-Messsysteme umfangreiche Dokumentationsmöglichkeiten Ihrer Ergebnisse sowie Schulungs- und Trainingsangebote. Die moderne Messtechnik liefert zudem detaillierte Informationen zur Produktoptimierung und ermöglich die Dokumentation der ausgelieferten Qualität - bis hin zur 100-Prozent-Kontrolle und damit der höchsten Stufe der Qualitätssicherung.

Hier finden Sie eine Auswahl unserer Applikationen im Bereich Medizintechnik.