Ein 5-Achs-Fräszentrum von Kern im Einsatz

Elektrodenfräsen mit höchster Effizienz

Die Hydrostatik erlaubt hohe Beschleunigungen bei gleichzeitig hervorragender Vibrationsdämpfung. Bild: Kern Microtechnik
Kern Pyramid Nano: Für den Einsatz bei der Friedlein GmbH & Co.KG haben die Entwickler von Kern ihr Flaggschiff mit einigen Sonderlösungen ausgestattet. Bild: Kern Microtechnik
Weitgehend automatisiert bearbeitet das 5-Achs-Fräszentrum Kern Pyramid Nano die Grafitelektroden mit Toleranzen im µm-Bereich. Bild: Kern Microtechnik
Zufriedene Kunden und Lieferanten: Firmeninhaber Werner Friedlein, Barbara Bergmann, Gebietsverkaufsleiterin bei Kern, und Friedlein-Prokurist André Siemon. Bild: Kern Microtechnik
Kern Microtechnik GmbH /

Mit einer massgeschneiderten Version des 5-Achs-Bearbeitungszentrums Kern Pyramid Nano realisiert die Friedlein GmbH & Co. KG nun beim Elektrodenfräsen mühelos konstante Genauigkeit im µm-Bereich. Zudem läuft die speziell für die Ultrapräzisionsfertigung im industriellen Einsatz konzipierte Anlage – meist mannlos – im 24-Stunden-Betrieb.

Werner Friedlein ist stets auf der Höhe der Zeit. Als der gelernte Werkzeugbauer 1986 aus seiner Festanstellung ausstieg, startete er als Einzelkämpfer mit einer Drahterodiermaschine in die Selbstständigkeit. Dass sein Werkzeugbauunternehmen im fränkischen Helmbrechts auf nun über 50 Mitarbeiter und einen umfassenden Maschinenpark angewachsen ist, hat seine Ursache ganz wesentlich darin, dass Friedlein stets neue Herausforderungen angenommen hat. Das sind seit einigen Jahren vor allem: immer höhere Präzision und immer wirtschaftlichere Fertigung, also Automatisierung. Dies gilt für Friedlein GmbH & Co. KG verschärft, da das Kundenspektrum sehr vielfältig ist und die Anforderungen an die jeweiligen Abteilungen immer spezieller werden. Entsprechend stechen beim Rundgang durch den Betrieb viele neue Maschinen ins Auge.

Als 2016 die Entscheidung anstand, ein rund 15 Jahre altes 3-Achs-Fräszentrum, auf dem Grafitelektroden hergestellt wurden, zu ersetzen, waren für Friedlein, seinen Prokuristen André Siemon und den Abteilungsleiter Elektrodenfräsen, Johannes Fischer, einige Kernanforderungen nicht verhandelbar: höhere Präzision, dazu automatisiertes Arbeiten und maximale Flexibilität im Arbeitsraum. Denn die Friedlein GmbH & Co. KG fertigt eine Vielzahl an Elektroden als Lohnfertiger und bietet weitere Gewerke rund um den Werkzeug- und Formenbau als Dienstleister an.

Zuverlässig und ein hohes Mass an Flexibilität

In einem ausführlichen Auswahlprozess konnte sich schliesslich die Kern Microtechnik GmbH mit einem speziell modifizierten 5-Achs-Fräszentrum vom Typ Kern Pyramid Nano gegen die Wettbewerber durchsetzen. In der Maschine wurde unter anderem ein um 200 mm abgesenkter Arbeitstisch realisiert, und sie bekam zur Automatisierung einen Werkstückwechsler vom Typ Erowa. Ein Gesamtpaket, mit dem sich das Team der Friedlein GmbH & Co. KG nach gut einem halben Jahr Arbeit mit der neuen Maschine vollauf zufrieden zeigt. «Das Volumen, das wir früher mit zwei Maschinen gefertigt haben, produzieren wir nun allein mit der Kern Pyramid Nano», berichtet Siemon. Auch bei der Qualität tat man wie erwartet einen Sprung. Denn «eine Nacharbeit ist nur in wenigen Fällen noch notwendig», wie der Prokurist erläutert, der selbst gelernter Werkzeugbauer ist. Dies gelingt auch problemlos bei Elektroden, die maximal Toleranzen von 5 µm aufweisen dürfen, damit beim späteren Senkerodieren die geforderten Anforderungen erfüllt werden können. Musste der Maschinenbediener früher regelmässig zum Schleifpapier greifen und von Hand nacharbeiten, so hat er dank der höheren Präzision und dem automatisierten Werkstückwechsel nun mehr Zeit für andere Aufgaben im Umfeld.

Hydrostatik für µm-Präzision über die gesamte Lebensdauer

Die Genauigkeitsanforderungen der Friedlein GmbH & Co. KG erfüllt die Kern Pyramid Nano mühelos. Von Kern Microtechnik speziell für die Ultrapräzisionsfertigung im industriellen Einsatz entwickelt, ermöglicht sie Bearbeitungsgenauigkeiten von unter 1 µm. Denn ihr Flaggschiff in Sachen Präzision haben die Entwickler des oberbayerischen Werkzeugmaschinenherstellers mit aufwendigen hydrostatischen Führungen und Antrieben ausgestattet, die keinem mechanischen Verschleiss unterliegen. Zudem erlaubt die Hydrostatik hohe Beschleunigungen bei gleichzeitig hervorragender Vibrationsdämpfung sowie eine deutlich schonendere und absolut ruckfreie Bewegung der Werkzeuge, was deren Standzeiten erhöht. Um die Wiederholgenauigkeit auf die Spitze zu treiben, stattete Kern die Pyramid Nano noch mit einem ausgeklügelten Temperaturmanagement aus, das alle wichtigen Maschinenbereiche auf einer konstanten Temperatur hält, und zwar im Bereich von gerade mal +/- 0,25 Grad Celsius. Erreicht wurde das durch nicht weniger als fünf Kühlkreisläufe. Barbara Bergmann, Gebietsverkaufsleiterin bei Kern, erläutert dazu: «Ohne diese Temperierung könnte es durch externe Wärmeeinträge, die bei der Bearbeitung oder durch Schwankungen der Aussentemperatur entstehen, zu Ausdehnungen der Werkstücke oder der Maschinenelemente kommen und in der Folge zu Ungenauigkeiten am Werkstück.»

Das schlägt sich auch im Alltag nieder. «Für uns bedeutet das, dass wir in einem Toleranzbereich liegen, der für uns sehr angenehm ist», sagt Werner Friedlein lächelnd mit fränkischem Understatement. «Wenn wir die Maschine heute kalibrieren und zwei Monate später nachmessen würden, lägen die Abweichungen bei maximal 4 µm.»

Massgeschneiderte Automatisierung integriert

Auch bei der Automatisierung musste eine neue Konstellation realisiert werden, da die Friedlein GmbH & Co. KG bereits einen Werkstückwechsler des Typs Erowa an weiteren Maschinen im Einsatz hatte. Diesen sollte auch die neue Kern-Anlage bekommen – in Kombination mit der Kern Pyramid Nano ein Novum. Hier war die Platzfrage zu beantworten: Auf welchem Weg muss der Greifarm sich bewegen, um eine möglichst grosse Elektrode im Arbeitsraum platzieren zu können? «Die Lösung fanden wir bei einem gemeinsamen Termin mit Erowa», berichtet Kern-Maschinenbautechniker Anton Rohrmoser und ergänzt: «Die Kollegen von Erowa konnten eine zusätzliche Schwenkung integrieren, sodass wir nur einige Blechteile anpassen mussten.»

Der Kontakt zwischen der Friedlein GmbH & Co. KG und Kern riss auch nicht ab, nachdem die Maschine geliefert und in Betrieb genommen war. «Johannes Fischer und ich tauschen uns ab und zu telefonisch aus. Damit weiss ich immer, ob die Maschine so läuft, wie der Kunde es will und ob ich irgendetwas weiter optimieren kann», berichtet Anton Rohrmoser. Von der Firma Kern fühlt man sich gut betreut, wie Siemon sagt: «Man merkt, dass die Firma Kern nicht die Maschine über den Zaun wirft und dann verschwindet, sondern sich auch weiter darum kümmert und sich dafür interessiert. Das ist für uns ein ganz wichtiger Aspekt.» Das bestätigt auch Werner Friedlein, wenn er über Barbara Bergmann und Anton Rohrmoser spricht: «Die beiden haben bei uns einen ganz dicken Stein im Brett.»