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PrimeTurning™ und Virtual Gibbs sorgen für deutliche Produktivitätssteigerung bei der Fertigung von Rührwerks-Komponenten bei MUT-Tschamber

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Nach dem Benchmark sind wir äußerst zuversichtlich, dass wir unser Ziel erreichen werden, auf nur drei Maschinen, mit Hilfe von PrimeTurning™ und Virtual Gibbs einen deutlich höheren Durchsatz zu erzielen, als wir es in der Vergangenheit auf 6 Maschinen konnten.
Yannik Tschamber, Junior Technical Manager, MUT-Tschamber

Das Maschinenbauunternehmen MUT-Tschamber aus Wehr hat sich nach einem ausgiebigen Benchmark für den Einsatz von Sandvik Coromants PrimeTurning™ in Verbindung mit der NC-Programmierlösung Virtual Gibbs entschieden. Bei den Tests wurde schnell klar, welch enormer Produktivitäts-Vorteil sich dem Unternehmen durch den Einsatz des neuen Verfahrens erschließt. Die Ergebnisse waren am Ende so eindeutig, dass bereits eine Woche nach dem Benchmark-Termin die neue CAM-Software bestellt wurde.

Spezialist für Industrielle Rührwerke

Das Unternehmen MUT-Tschamber - Misch- und Trenntechnik GmbH produziert an der Deutsch-Schweizerischen Grenze industrielle Rührwerke für eine Vielzahl von Anwendungen. Das Unternehmen ist weit über die Grenzen hinaus dafür bekannt, mit seinen 45 Mitarbeitern und viel Know-How individuelle Lösungen für das Mischen gasförmiger, wässriger und viskoser

Agitators from MUT-Tschamber
Rührwerke aus dem Hause MUT-Tschamber werden für unterschiedlichste Anwendungen eingesetzt. Die Hauptkomponenten der Baugruppe sind der Antrieb, die Einsteckwelle und das Rührorgan, sowie Flansche, Dichtungen und Lager.

Medien zu liefern. Weltweit kommen über 30.000 Rührwerke aus dem Hause MUT-Tschamber unter anderem bei Kunden aus der der Chemie und Pharmazie, der Wasseraufbereitung, Kraftwerkstechnik und in vielen anderen Branchen zum Einsatz. Einen nicht unbedeutenden Teil seiner Produktion, z. B. für die Rauchgasentschwefelung in Kohlekraftwerken, liefert das Unternehmen nach Indien und China. „In diesen Märkten spielt der Preis natürlich eine entscheidende Rolle“, erklärt Geschäftsführer Hanspeter Tschamber und weiter: „Um in diesen Märkten erfolgreich zu sein und zu bleiben, müssen wir mit der uns zur Verfügung stehenden Arbeitszeit äußerst sorgfältig und effizient umgehen. Wir sind daher sehr froh, uns mit PrimeTurning™ und Virtual Gibbs diesen großen Wettbewerbsvorteil verschaffen zu können.“

Phönix aus der Asche

Die Erfolgsgeschichte des Unternehmens beginnt im Jahr 1979 und hätte beinahe am 30. Dezember 2022 durch einen Großbrand sein jähes Ende gefunden. Nur einen Tag vor Silvester 2022 fiel der komplette Produktions- und Bürokomplex einem Großbrand zum Opfer. Noch am gleichen Abend entschied die Familie Tschamber den Betrieb an gleicher Stelle wieder aufzubauen. Nach Gesprächen mit Banken und Versicherungen wurde unmittelbar mit der Planung des Neubaus begonnen. Als vorübergehende Lösung dienen bis heute angemietete Räumlichkeiten en sowie eine provisorische Halle auf dem eigenen Firmengelände. Im Januar, nur zwei Wochen nach dem Großbrand vermeldete Prokuristin Claudia Dolzer bereits: “Man kann sagen, dass wir auf dem Weg zu einem fast normalen Geschäftsbetrieb sind. Gut, dass zum Zeitpunkt des Brandes zwei bereits zum Teil fertiggestellte große Rührwerke für eine Rauchgasentschwefelungsanlage in Indien außerhalb gelagert waren und so zügig fertiggestellt und geliefert werden konnten.“

MUT-Tschamber premises were destroyed by fire
Am 30. Dezember 2022 bot sich dem Beobachter des Betriebsgeländes von MUT-Tschamber ein infernalisches Szenario. Über 200 Feuerwehrleute bekämpften die Flammen.

Anforderungen an die Rührtechnik

Die verfahrenstechnischen Aufgaben der Kunden von MUT-Tschamber lassen sich in der Regel nicht mit gängiger Massenware befriedigen. Zur Erfüllung der vielfältigen Anforderungen und Randbedingungen verfügt das Unternehmen über eine erfahrene Projektierungs- und Konstruktionsabteilung. Deren Vorgaben werden in der eigenen Fertigung und Montage direkt und präzise umgesetzt. Dabei ist ein umfassendes Know-how die Voraussetzung für eine kundenspezifische Auslegung der Rührwerke bestehend aus Antrieben, Wellen, Lagern und Rührorganen. Bei der Projektierung gilt es eine Vielzahl von Randbedingungen zu berücksichtigen wie z.B. die Behältergeometrie, Temperaturen, Drücke, Materialbeständigkeit und Stoffeigenschaften. Darüber hinaus sind die Rühraufgabe des Kunden, verfahrenstechnische Rahmenbedingungen, sowie die Einhaltung sämtlicher Vorschriften und Normen maßgebend für die konstruktive Auslegung.

construction crane
Noch prägt der Baukran das Bild der neuen Fertigungsstätte. Bis zur Fertigstellung wird in einer provisorischen Halle auf dem Gelände (im Hintergrund) und an einem weiteren Standort gefertigt. Im Vordergrund das vom Brand verschonte Treppenhaus.

Kontaktaufnahme

Neben den Werkzeugen anderer Anbieter nutzt MUT-Tschamber seit vielen Jahren Werkzeuge von Sandvik Coromant. Im Rahmen der Zusammenarbeit mit dem regionalen Sandvik Partner, der Firma HeRo Werkzeuge & Maschinen, begann im Jahr 2022 erstmalig die Diskussion über das Thema PrimeTurning™. „Wir haben damals für uns sofort das große Potential dieser Technologie erkannt und uns entschieden, genauer nachzuforschen“, blickt Yannik Tschamber, Junior Technical Manager zurück. „Wir hatten dann die Möglichkeit uns im Sandvik Coromant Center in Renningen die Bearbeitung einmal live anzuschauen und dabei wurde uns klar, dass PrimeTurning™ uns helfen wird, unsere Produktivität massiv zu steigern.“

SMEC SL 4500 SM in GibbsCAM
Die Maschinensimulation der Benchmark-Welle auf dem digitalen Zwilling der SMEC SL 4500 SM in Virtual Gibbs garantiert höchste Prozesssicherheit.
Benchmark shaft on the SMEC 4500 LM
Die Benchmark-Welle auf der SMEC 4500 LM. Die Maschine ist mit Hauptspindel, NC-gesteuerter Lünette und Reitstock und 12-fach Revolver (mit 4 Stationen für angetriebene Werkzeuge) ausgestattet und für die Wellenbearbeitung bis ca. 3m Länge ideal geeignet.

Den ersten Kontakt zwischen MUT-Tschamber und Virtual Gibbs stellte Sandvik Coromant auf den Dreh- und Spantagen 2023 in Villingen-Schwenningen her. „Uns war zu diesem Zeitpunkt bereits klar, dass wir für den erfolgreichen Einsatz der neuen Technologie ein neues CAM-System benötigen. Bis dahin wurde bei uns direkt an der Maschinensteuerung programmiert.“ Man hatte sich bei MUT-Tschamber im Vorfeld bereits mit unterschiedlichen CAM-Systemen beschäftigt, war bis dahin aber noch nicht fündig geworden. Ein Mitarbeiter von Sandvik Coromant empfahl auf der Messe sich doch einmal das NC-Programmiersystem Virtual Gibbs genauer anzuschauen, da diese Lösung die PrimeTurning™-Strategien optimal unterstütze. Da der Softwarehersteller ebenfalls auf der DST ausstellte, nutzte man die Gelegenheit und verschaffte sich noch am selben Tag einen ersten Einblick.


Sandvik Coromant PrimeTurning™

Sandvik Coromant PrimeTurning™ ermöglicht es dem Anwender, das Drehen in alle Richtungen zu programmieren, und zwar auf wesentlich effizientere und produktivere Weise als beim herkömmlichen Drehen. Das Erfolgskonzept des PrimeTurning™ baut dabei auf drei Säulen auf.

Sandvik Coromant PrimeTurning™

METHODIK: PrimeTurning™ verwendet Wendeschneidplatten mit negativem Spanwinkel in Kombination mit einem speziellen Werkzeugweg.

WERKZEUG: Die PrimeTurning™-Methode erfordert speziell entwickelte CoroTurn® Prime A & B Werkzeuge zum Schruppen und Schlichten.

SOFTWARE: Die Virtual Gibbs-Integration von PrimeTurning™ wurde von Sandvik Coromant verifiziert und enthält alle Programmiercodes, Werkzeugmodelle, Schnittdaten und Techniken zur Einstellung der richtigen Parameter und Variablen.

Der negative Spanwinkel beim PrimeTurning™ erzeugt einen breiteren und dünneren Span. Dieser Spanausdünnungseffekt erlaubt deutlich höhere Vorschübe im Vergleich zum konventionellen Drehen. Während die Vorteile eines negativen Spanwinkels seit langem bekannt sind, erforderte der Zugang zu engen Ecken bislang aber zwei bis drei Werkzeugwechsel damit die Schneidkante der Platte beim Eintauchen in die Ecke nicht vollständig aufsetzt. Die Kombination aus PrimeTurning™, CoroTurn® Prime-Wendeplatten und den Virtual Gibbs Programmierzyklen ermöglicht nun die Bearbeitung in engen Bereichen mit einem einzigen Werkzeug. Dazu wird die Ecke zunächst in einem speziellen Zyklus mit demselben Werkzeug freigeschnitten. Dabei verwendet Virtual Gibbs variable Vorschübe.

Sandvik Coromant PrimeTurning™
Vergleich konventionelles Drehen vs. PrimeTurning™ (rechts): Negativer Spanwinkel und ziehender Schnitt sorgen für längere Werkzeugstandzeit, Vermeidung von Spänestau und höhere Schnittleistungen.
Sandvik Coromant PrimeTurning™
Durch einen kleinen automatischen Zwischenschritt bei den Virtual Gibbs PrimeTurning™-Startegien wird das Aufsetzen mit der vollen Schneidkante vermieden. Das Bild zeigt den Schritt in der Simulation nach dem Freiräumen (Werkzeugweg 2), bevor der Meißel auf die Endtiefe eintaucht (Werkzeugweg 4).

Die Vorteile, die sich daraus ergeben, sind weitreichend. Längere Werkzeugstandzeiten durch bessere Wärmeableitung, die Nutzung eines größeren Bereichs der Schneidkante, sowie die gleichmäßige Nutzung mehrerer Schneidkanten der Wendeplatte beim Arbeiten in mehrere Richtungen. Außerdem wird durch den ziehenden Schnitt das Risiko eines Spänestaus eliminiert. Dank erhöhtem Zeitspanvolumen können mehr Teile je Zeiteinheit produziert werden. Der Zeitaufwand für das Einrichten wird ebenso reduziert wie die Anzahl der Werkzeugwechsel. Durch die Anwendung von PrimeTurning™ erzielen Unternehmen eine zügige Investitionsrendite. Höhere Produktivität und geringere Kapitalkosten führen zu niedrigeren Gesamtkosten pro Bauteil.


Der Maschinenpark

„Vor dem Brand hatten wir insgesamt 6 CNC-gesteuerte Dreh- bzw. Drehfräsmaschinen von Mazak und DMG MORI“, berichtet Senior Tschamber. „Das, was das Feuer eventuell verschont hätte, wurde dann noch im Laufe der Brandbekämpfung gänzlich vernichtet.“ Nun mussten schnellstens neue Maschinen her. Glücklicherweise fand man bei einem Unternehmen aus der Nachbarschaft schnell eine nur wenig genutzte Mazak Integrex i-300, mit deren Programmierung man bereits vertraut war und die man umgehend und universell für die Fertigung kürzerer Wellen bis 1200mm Länge, für komplexe Bauteilgeometrien und Flansche verwenden konnte. Zur Erledigung dieser Aufgaben ist die Mazak neben der Hauptspindel, mit einer Frässpindel mit B-Achse, Reitstock, Lünette und 80-fach Werkzeugwechsler ausgestattet. Auf der Suche nach weiteren Maschinen wurde man bei der Firma Samsung fündig. Von dem koreanischen Maschinenhersteller wurde für die Zerspanung längerer Wellen mit einer Länge von bis zu 3055mm eine neue SMEC SL 4500 LM angeschafft, die mit Reitstock und Lünette sowie einem 12-fach Revolver mit 4 Stationen für angetriebene Werkzeuge ausgestattet, wie für MUT-Tschamber geschaffen ist. Basierend auf dieser Erkenntnis kam dann noch eine SMEC SL 2500 BY-Vorführmaschine aus dem gleichen Hause dazu, die ähnlich ausgestattet wie die 4500, jedoch mit zusätzlicher y-Achse für kürzere Wellen eingesetzt werden soll.

Der Benchmark – aus 6 mach 3

Anfang August 2023 trafen sich alle Parteien bei der Fa. MUT-Tschamber, um das neue Sandvik Coromant PrimeTurning™ Verfahren inkl. CoroTurn® Prime A & B Werkzeugen und Virtual Gibbs-Programmierung zu testen. Die Ergebnisse wurden im Anschluss mit denen der bisherigen Arbeitsweise verglichen. Es wurde die Schrupp- und Schlichtbearbeitung einer Einsteckrührwelle aus einem 1.4529-er Edelstahl mit einer Länge von 1485 mm und einem Außendurchmesser von 80mm gebenchmarkt. Gedreht wurde auf der SMEC SL 4500 LM. Es zeigte sich, dass Dank des neuen PrimeTurning™-Prozesses, die Schnittgeschwindigkeiten um 40% (100 auf 140 m/min) und der Vorschub auf mehr als das 3,5-fache (0,25 auf 0,9 mm/U) erhöht werden konnte. Bei gleicher Zustellung konnte das Zeitspanvolumen in diesem Fall somit verfünffacht werden. Die Standzeit der Sandvik Coromant CoroTurn® Prime-Werkzeuge im Vergleich zu den zuvor benutzten Wendeplatten unterschiedlicher Hersteller, betrug das Dreifache. Das bedeutet, dass die neuen Werkzeuge sich bereits ohne Berücksichtigung des damit zu erzielenden Produktivitätsvorteils rechnen.

The CoroTurn® Prime A&B inserts
Die CoroTurn® Prime A&B Schneidplatten von Sandvik Coromant zeichneten sich bei dem Benchmark durch 5-faches Zeitspanvolumen und 3-fache Werkzeugstandzeit aus.

„Nach dem Benchmark sind wir äußerst zuversichtlich, dass wir unser Ziel erreichen werden, auf nur drei Maschinen, mit Hilfe von PrimeTurning™ und Virtual Gibbs einen deutlich höheren Durchsatz zu erzielen, als wir es in der Vergangenheit auf 6 Maschinen konnten“, resümiert Yannik Tschamber den Benchmark.

Bei späteren Tests stellte sich zudem heraus, dass bei der Schlichtbearbeitung, die ebenfalls mit deutlich höherem Vorschub ausgeführt wurden, ein sehr guter Mittenrauhwert von Ra 1 erzielt werden konnte. „Darüber hinaus verhalten sich die neuen Werkzeuge in kritischen Situationen, wie dem Nachdrehen von Schweißnähten sowie beim Überdrehen von Bohrungen, als extrem belastbar“, ergänzt Yannik Tschamber.

New GibbsCAM workstation
Yannik Tschamber, Junior Technical Manager bei MUT Tschamber, ist überzeugt davon, dass Virtual Gibbs auch für zukünftige Anforderungen vorbereitet ist.

Virtual Gibbs – Die richtige Programmierlösung für MUT-Tschamber

Möglich gemacht wird der Einsatz der PrimeTurning™ Werkzeugtechnologie nicht zuletzt durch die zu erstellenden Werkzeugwege, die die Besonderheiten des Verfahrens berücksichtigen und unterstützen. Neben den Vorzügen, die die optimale Einbindung der Sandvik-Technologie in die Virtual Gibbs CAM-Software bietet, waren natürlich auch noch andere Eigenschaften entscheidend für die Anschaffung der neuen NC-Programmier-Software. Yannik Tschamber begleitete den Benchmark verantwortlich und berichtet über weitere Entscheidungsfaktoren: „Besonders gefallen hat uns bei Virtual Gibbs von Beginn an die einfache und intuitive Bedienung des Systems. Außerdem sind für uns die Simulationsmöglichkeiten entscheidend. Vor allem, dass wir die komplette Maschinen-Kinematik inklusive der Hilfsoperationen wie zum Beispiel das Verfahren von Reitstock und Lünette damit simulieren können. Wir haben hier einen echten digitalen Zwilling der Maschine, mit dem wir maximale Prozesssicherheit erzielen können.“ Aus diesem Grund wurden für alle drei Maschinen die entsprechenden virtuellen Maschinenaufbauten geordert. „Wir hatten ein sehr gutes Gefühl bei der Anschaffung“, führt Yannik Tschamber weiter aus. „Wir sind uns sicher, dass wir mit Virtual Gibbs ein CAM-System angeschafft haben, dass wir universell einsetzen können. Für unser Unternehmen ist es wichtig, auch für zukünftige Investitionen gerüstet zu sein. Bei Virtual Gibbs haben wir keinen Zweifel, dass es für auch für zukünftige Anforderungen vorbereitet ist.“ Abschließend kommt die Sprache noch auf den Service zu sprechen. „Die Teams von Sandvik Coromant und Virtual Gibbs waren wirklich fantastisch vorbereitet, sodass wir in weniger als einem Tag die vorgegebene Welle vor Ort auf unserer Maschine produzieren konnten. Und das mit der bereits geschilderten enormen Zerspanungsleistung. Zum jetzigen Zeitpunkt, an dem die Schulungen für die Software noch nicht abgeschlossen sind, unterstützt uns das Virtual Gibbs Team außerdem mit viel Engagement bei der Programmierung unserer Aufgaben und es wird mit Hochdruck an den Postprozessoren und den Maschinenmodellen gearbeitet.“

Besonders gefallen hat uns bei Virtual Gibbs von Beginn an die einfache und intuitive Bedienung des Systems. Wir haben hier einen echten digitalen Zwilling der Maschine, mit dem wir maximale Prozesssicherheit erzielen können.
Yannik Tschamber, Junior Technical Manager, MUT-Tschamber
New GibbsCAM workstation
Gebannt verfolgen (von links) Pascal Waringer (Sandvik Coromant), Jürgen Kerscher und Yannik Tschamber die Benchmark-Bearbeitung der Einsteckrührwelle.

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