Die neue CNC-Bearbeitungsanlage für bis zu 18 m lange Aluminiumprofile ist hoch automatisiert und zugleich extrem flexibel.

Ausgabe 05 | 2021

Beweglichkeit in 24 Servoachsen

igus® Schweiz GmbH

Ein führender Hersteller von Aluminiumbalkonen hat eine neue CNC-Anlage in Betrieb genommen, die bis zu 18 m lange Aluprofile in Losgrösse 1 und dennoch hoch automatisiert bearbeitet.

Die Anlage wurde vom CNC-Spezialisten auratronic aus D-31789 Hameln entwickelt und gebaut. Die insgesamt 24 Servoachsen sind mit Energieketten von igus ausgestattet.
Flexible hoch automatisierte Metallbearbeitung in Losgrösse 1: Um dieses Kernziel der Industrie-4.0-Strategie zu erreichen, entwickelt auratronic entsprechende Lösungen für seine Kunden. Das Unternehmen gilt als Spezialist für anspruchsvolle CNC-Bearbeitungsanlagen und konzentriert sich dabei nicht nur auf einen Werkstoff, sondern entwickelt und fertigt Anlagen für die präzise Bearbeitung von Kunststoff, Holz und Aluminium. Diese Anlagen werden individuell für jeden Kunden und jede Aufgabe projektiert, so auch bei dem Bau eines CNC-Mechanismus für einen Hersteller von Aluminiumbalkonen.
Die Grundaufgabe bei diesem Projekt war klar umrissen: Dickwandige Aluminiumprofile mit einer Länge von bis zu 18 m sollen eingespannt und von einem Portal flexibel bearbeitet werden. Um die Rüstvorgänge zu minimieren, lassen sich 16 Profile gleichzeitig einspannen und in einer Aufspannung steuern. Zu den Herausforderungen der Konstruktion gehörte es somit, sowohl das Portal als auch die 16 CNC-gesteuerten Spannbalken mit einer beweglichen Energiezuführung auszustatten.

Enge Zusammenarbeit mit igus
Bei solchen Aufgabenstellungen arbeitet auratronic regelmässig mit igus zusammen – wobei die Kooperation in diesem Fall etwas umfangreicher war, da es um insgesamt 24 Energiezuführungen ging. René Westphal, Inhaber von auratronic: «Zunächst müssen die 16 Spannbalken über eine Länge von 12’500 mm mit Energie und Signalen versorgt werden. Dann benötigt das Portal, das die Bearbeitungsprozesse wie Sägen, Bohren und Fräsen übernimmt, eine flexible Energie- und Medien­zuführung mit einem Verfahrweg von 18 m. Ausserdem braucht der dreidimensional bewegliche Fräskopf im Portal eine Energiezuführung.»

Energieketten mit langen Verfahrwegen und kurze 3D-Energierohre
Besondere Aufmerksamkeit galt dabei der grössten Energiekette, die das komplette Portal versorgt. Hier empfahl igus Verkaufsberater Maik Lipsmeier eine Kette aus dem E4-Programm und berechnete die Zugkräfte im Verlauf der Projektarbeit. Westphal: «Das war uns wichtig.
Die 18 m lange Kette, in der auch Hydraulik- und Pneumatikleitungen untergebracht sind, ist offen und muss absolut zuverlässig verfahren.» Sie ist gut gefüllt, denn im Portal sind neben den Fräs-, Säge- und Bohreinheiten unter anderem ein 16fach-Tellerwechsler und ein Aggregat für die Unterflurbearbeitung integriert. Gesteuert werden die Bearbeitungsfunktionen über eine Siemens 804-dsl-Steuerung mit PROFINET System.
Auch bei den 16 Energieketten für die Spannbalken war Detailarbeit gefragt. Sie stammen aus dem bewährten E2-Programm von igus. Eine äusserst kompakte Bauweise war erwünscht, weil die gesamte Anlage und auch das Portal so schmal wie möglich sein sollten. Deshalb entschied sich auratronic, in Abstimmung mit igus, für den Einsatz ­einer selbst konstruierten Rinne für die Energiekette, die jeweils zwei Ketten mit Abstand aufnimmt.
Im Portal geht es ebenfalls um kompakte Konstruktionen. Maik Lipsmeier: «Die X- und Y-Achsen sind hier sehr kurz und die Biegeradien eng. Mit dem geschlossenen E-Rohr können wir aber alle Anforderungen erfüllen.»

Ein anspruchsvolles Projekt mit schneller Inbetriebnahme
Direkt auf die Inbetriebnahme der Anlage mit der Bezeichnung AT 520 SBZ folgte der Probebetrieb. Dann wurde die Maschine – die aufgrund der hohen Anforderungen an die Präzision der Bearbeitung ein stattliches Gewicht von 29 t aufweist – demontiert und beim Kunden wiederaufgebaut. Bei auratronic gilt diese Anlage als Pilotprojekt. René Westphal: «Bisher konnten unsere Anlagen Profile mit bis zu 11 m Länge präzise und vielseitig bearbeiten, jetzt sind es 18 m. Und mit diesem Konzept können wir theoretisch Werkstücklängen bis zu 99 m handhaben.»

Integration in CAD/CAM-System
Zu den Besonderheiten der Maschine gehören hohe Verfahrgeschwindigkeiten (bis 60 und 24 m/min für die Spannbalken im Vorschub), leistungsfähige Servoachsen und sicheres Arbeiten ohne Umzäunung: Sicherheits-Laserscanner überwachen die Umgebung der CNC-Anlage. Um optimale Bearbeitungsprozesse zu gewährleisten, wird die Anlage in das CAD/CAM-System des Endkunden integriert. Mit dem entsprechenden Softwarepaket können die Konstrukteure die jeweiligen Vorgänge schon im Vorfeld simulieren. Die Software legt dabei auch die Position der Spannbalken fest und veranlasst unter Umständen ein «Umgreifen» des Balkens im Prozess: Schliesslich muss das Profil an allen Stellen bearbeitet werden können.

Fazit: eine beispielhafte Industrie-4.0-Anwendung
Auch bei den igus Komponenten in der AT 520 SBZ wurde eine Sonderlösung realisiert. Der auratronic-Inhaber dazu: «Die E2-Ketten für die Spannbalken sind mit M5-Gewindehülsen statt mit Schrauben ausgestattet. Das steht so nicht im Katalog, aber Herr Lipsmeier hat uns darauf hingewiesen, dass diese Option möglich ist.» Mit den 24 Servoachsen und den beweglichen Energiezuführungen hat auratronic Neuland bei der Flexibilität und auch der Länge der zu bearbeitenden Bauteile beschritten. Aus Sicht des Anwenders ist die CNC-Bearbeitungsanlage ein echter Meilenstein und zugleich ein gutes Beispiel für die Realisierung von Industrie 4.0 in einem KMU-Metallbearbeitungsunternehmen: Die Anlage bearbeitet Aluminiumbalkon-Profile in Losgrösse 1 hoch automatisiert und sehr flexibel mit mehreren Verfahren. Ein ­«digitaler Zwilling» in Form von CAD/CAM-Daten begleitet und steuert den gesamten Prozess.

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