CNC4you

Das Öl läuft! 

Aber wie kommt es zuverlässig zum Verbraucher? Auf seinem Weg aus der Wüste oder von der Ölplattform bis zur Tankstelle leistet auch die Firma Voith einen Beitrag. 
Neues schneller erfahren!

CNC4you-Newsletter

Haben Sie sich beim Tanken je gefragt, wie das Erdöl aus der Wüste oder von der Ölplattform bis zur Tankstelle gekommen ist? Vermutlich nicht. Dabei ist das ein durchaus spannendes Thema, wie unsere Reportage bei der Firma Voith zeigt.

Voith Crailsheim

Voith ist ein weltweit agierender Technologiekonzern mit einem breiten Portfolion aus Anlagen, Produkten, Services und digitalen Anwendungen. Mit Energie, Öl & Gas, Papier, Rohstoffe und Transport & Automotive bedient Voith fünf essenzielle Märkte in allen Regionen der Welt.

 

Einer der vielen Voith-Standorte in über 60 Ländern weltweit ist der 1956 gegründete Standort Voith Crailsheim. Etwa 1.000 Mitarbeiter entwickeln und fertigen hier Lösungen für den Bereich Mobility und Industry. Schwerpunkt des Crailsheimer Bereichs Industry ist die Fertigung regelbarer Antriebe für die Öl- und Gasförderung - und damit nähern wir uns der Eingangsfrage.

Hydrodynamisch regelbare Planetengetriebe - extrem zuverlässig auch unter widrigen Bedingungen

Gerade bei der Öl- und Gasförderung ist eine stabile Förderung bei widrigsten Umgebungsbedingungen wie Hitze in einer Wüstenumgebung oder Kälte und hohe Luftfeuchtigkeit auf Ölplattformen auf offener See eine Herausforderung an die Pumpen- und Antriebstechnik. Tagtäglich werden ununterbrochen 14,3 Milliarden Liter Öl weltweit gefördert und das ist eine Herausforderung an die Technik. Ein Beitrag von Voith Crailsheim für eine zuverlässige Bereitstellung des Rohstoffes Öl ist die Produktline VoreconNX, Mehrkreisregelkupplungen mit hydrodynamisch regelbarem Planetengetriebe für Leistungen bis über 50 MW und Drehzahlen bis über 20 000 min-1. Zuverlässige Mechanik wird mit hydrodynamischer Leistungsübertragung kombiniert. Die mittlere Betriebsdauer zwischen ungeplanten Stillständen (MTBF) beträgt bei diesen Anlagen 48 Jahre!

Tonnenschwere Komponenten schneller fertigen 

Um Produkte mit diesen Kennzahlen erfolgreich und zuverlässig herstellen zu können, benötigt Voith die entsprechende Fertigungstechnik. In Crailsheim sind dies 27 hochwertige CNC-Fräs- und Drehmaschinen. Bei der Wahl der Steuerungstechnik für den Maschinenpark gibt es wenig Diskussion, Voith setzt seit Jahrzehnten auf Sinumerik und ist damit hochzufrieden. Fertigungsleiter Karl Augustin kennt Sinumerik-CNCs bereits aus den Systemen 880 und 840C. Die meisten Maschinen sind heute mit der Steuerung Sinumerik 840D sl ausgerüstet, so auch die 2017 angeschaffte Maschine der Firma Waldrich Coburg – eine MasterTec 3500 AT. Dieses Portalfräswerk verfügt über zwei Bearbeitungstische, die beide mit 20 Tonnen schweren Werkstücken beladen werden können  (gekoppelt: bis 40 Tonnen). 

Hohe Genauigkeitsanforderungen bei tonnenschweren Bauteilen

Auf dieser Maschine werden u.a. die Gehäuse für die Produktlinie VoreconNX bearbeitet. Der Qualitätsanspruch von Voith ist hoch. So sind z.B. die Maschinenhallen temperiert, um Veränderungen am Bauteil oder der Maschine durch Temperaturschwankungen generell auszuschließen.

Wechselköpfe der großen Portalmaschine werden von der CNC wie ein einfaches Werkzeug gehandhabt  

Diese Gussgehäuse des VoreconNX wiegen bis zu 18 Tonnen und müssen in Einzelteilen und als Baugruppe mehrseitig bearbeitet werden. Dafür bietet die in Crailsheim stationierte MasterTec 3500 AT Wechselköpfe an. Durch das Wechseln eines kompletten Fräskopfes während der laufenden Fertigung wird die Kinematik der Maschine nach Bedarf so verändert, dass Flächen und Bohrungen in fast jeder Bauteilsituation bearbeitet werden können. Die Maschine bei Voith Crailsheim verfügt über vier solcher Wechselköpfe. Während des Bearbeitungsprozesses werden sie wie ein normales Werkzeug eingewechselt. 

Spindelmittenversatz beim Werkzeugwechsel per Software minimiert  

Die Anforderungen an die Wechselköpfe sind hoch.  Die Aggregate haben einen mechanischen Spindelmittenversatz von weniger als 0,02 mm. Der geometrische Fehler zwischen zwei Werkzeugen darf dabei nicht mehr als 0,005 mm betragen. Das verlangt höchste Präzision in der mechanischen Fertigung der Maschine aber auch in der Verarbeitung der Maschinenparameter in der CNC. Mit dem Siemens-Softwarepaket VCR-Rotary kann der Spindelmittenversatz auf unter 0,01 mm reduziert werden.

 

Die Wechselköpfe (auswechselbare Spindelaggregate) werden vollautomatisch für die jeweilige Bearbeitung an- und abgebaut. Dabei erfolgt auch eine Umschaltung der Motordatensätze. Diese Motordatensätze wurden vom Maschinenhersteller Waldrich Coburg während der Inbetriebnahmephase erstellt.

Schwenkzyklus als Schlüsseltechnologie  

Dietmar Danzer aus der Abteilung NC-Programmierung bei Voith schwärmt in diesem Zusammenhang besonders vom Schwenkzyklus Cycle 800, der ihm hilft, alle Schwenkoperationen am Bauteil einfach zu programmieren.

 

An der Maschine selbst übernimmt dann Jürgen Höll als Maschinenbediener die Programme. Höll, der als erfahrene CNC-Kraft auch Produkte anderer CNC-Hersteller kennt, ist überzeugt, dass mit der Sinumerik 840D sl die passende Lösung bei Voith gefunden wurde. Die Bedienbarkeit, wie zum Beispiel Wahl der Werkzeuge und Programme, ist einfach verständlich. Gelungen findet er auch die Möglichkeit der Rückübersetzung der Zyklen in den von der Arbeitsvorbereitung gelieferten Programme. So lassen sich ohne die Gefahr von fehlerhaften Parametereingaben nachträglich noch Korrekturen direkt an der Steuerung eingeben.

Messen auf der Maschine sichert die Maßhaltigkeit

Die Losgröße der Werkstücke auf dieser Maschine beträgt drei. Als Ausgangsbasis gibt es Halbzeuge in Form von Gussteilen, aber die Fertigung der einzelnen Taschen, Passungen und Bohrbilder ist abhängig von der Anforderung an die mechanische Schnittstelle des Kunden individuell.

 

Angesichts der Bauteilvarianz ist für den Programmierspezialisten Dietmar Danzer die Sinumerik 840D sl eine perfekte Lösung. Mit Hilfe ihrer Parameterprogrammierung und der Möglichkeit, leistungsfähige Sinumerik-Hochsprachenbefehle im NC-Programm zu nutzen , lassen sich Bauteilvarianten über Makros quasi "vordenken". 

 

Das nutzt Dietmar Danzer auch für die Kompensation der variierenden Rohmaße von Gussteilen: Die genauen Maße der Rohgussteile sind zunächst nicht bekannt.

 

Ausgehend von den Konstruktionsdaten werden die NC-Programme mit den Standardbearbeitungs- und Messverfahren (das Bohren, Fräsen, das Ausdrehen mit Brückenwerkzeigen, das Gewindeschneiden- und fräsen, sowie das Messen per Messtaster) erstellt. Der Postprozessor gibt dazu ein „normales“ DIN/ISO-Programm aus und die von Dietmar Danzer entwickelten Makros berücksichtigen die realen Maße des aktuellen Rohlings als angepasste Auf-  und Abmaße, ohne dass das Hauptprogramm des Bauteiles verändert werden muss.

 

Dazu wird jedes Bauteil direkt auf der Maschine vor und während des Prozesses vermessen. Voith nutzt dafür Renishaw Messtaster und die leistungsfähigen Tastzyklen der Sinumerik. Dietmar Danzer ist angetan von der Möglichkeit, die Ergebnisse dieser Online-Messung auch direkt in der Steuerung zu dokumentieren. Für den Qualitätsnachweis gegenüber dem Kunden kann er diese Protokolle aus der Steuerung auslesen.

Durchlaufzeit mit digitalem Zwilling verkürzen

Um die Zeit zwischen Auftragseingang und Auslieferung weiter zu optimieren experimentiert man aktuell mit einem digitalen Zwilling der Maschine auf Basis von Siemens NX und dem virtuellen NC-Kern (VNCK). Damit will man zukünftig die Arbeitsvorbereitung noch stärker parallel zum Maschinenbetrieb einsetzen und so Zeit einsparen.

 

Das ist möglich, weil sich die virtuelle Maschine samt Steuerung in den Bearbeitungsprozessen exakt so verhält wie die echte Maschine. Der Anwender kann, während auf der Maschine noch ein anderes Teil gefertigt wird, bereits das nächste Teil virtuell einfahren – inklusive Kollisionskontrolle. So werden NC-Programme auch bereits im Vorfeld optimiert. Positiver Nebeneffekt der virtuellen

Maschine sind Einarbeitung und Schulung neuer Mitarbeitern. Hier kann getestet und geübt werden, ohne die echte Maschine zu belegen.

 

Zukunftsorientierung auch bei der Ausbildung

Voith stärkt sich für die Zukunft und bildet seinen technischen Nachwuchs selbst aus. 

61 Auszubildende für die Berufe Industriemechaniker, Mechatroniker und Technischer Produktdesigner und für die dualen Studienberufe Maschinenbauer und Mechatronik-Serviceingenieur werden in diesem Lehrjahr ausgebildet. Für die CNC-Ausbildung nutzt Voith im Klassenraum die Schulungssoftware SinuTrain, für die Praxis werden Maschinen mit Sinumerik-CNCs genutzt.

Feedback

Haben Sie Fragen zum Thema oder einen Themenvorschlag?

Schreiben Sie uns!

Verwandte Themen