Komplexe Hybridteile im Paternosterofen prozesssicher temperien

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Mit dem Namen HK verbinden die meisten Menschen das Rüstungsunternehmen auf dem Lindenhof. Im Büro- und Gewerbezentrum Neckartal ist die Firma HK Präzisionstechnik beheimatet – ein Betrieb, der sich seit 22 Jahren im zivilen Markt erfolgreich behauptet.

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Quelle: Schwarzwälder-Bote, 24.08.2015

 

HK-Umluftofensysteme zum optimalen Erwärmen von faserverstärkten und unverstärkten thermoplastischen Halbzeugen.

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Neue Technologie sägt Silizium, Keramik und Halbzeuge trocken und schneller als bisher.

HKPraezision_2713_kleinDie HK Präzisionstechnik GmbH stellt eine neue Diamantdrahtsäge mit revolutionärer Sägetechnologie vor.Ein über Umlenkrollen geführter dünner Endlosdraht sägt mit sehr hoher Geschwindigkeit härteste abrasive Werkstoffe. Die Säge arbeitet im Trockenverfahren ohne Kühlwasser. So lassen sich beispielsweise Siliziumblöcke schnell und sicher trennen. Durch die neue, von HK entwickelte Technologie hat der schnell geführte dünne Draht im Material nur Linienberührung. Das verhindert Erwärmung und erzeugt weniger Abfall. Weil nur geringe Spannkräfte notwendig sind, können auch empfindliche Werkstoffe oder Werkstoffkombinationen bearbeitet werden.

 

Unvorstellbare Geschwindigkeit und hoher Vorschub

HKPraezision_2711_kleinDie klassische Anwendung einer Drahtsäge ist das Trennen von Siliziumblöcken (Ingots) in dünne quadratische oder runde Scheiben (Wafers) für die Solarindustrie. Herkömmliche Sägen, sowie häufig eingesetzte Bandsägen, arbeiten mit Kühlwasser oder Trennmitteln im Nassverfahren. Das relativ langsam laufende Band, sowie die große Kontaktfläche und die lange Kontaktzeit mit dem Werkstoff erfordern die Kühlung. Dabei findet häufig ein Ionenaustausch zwischen den Elementen statt, was anschließend aufwändige Nacharbeit erfordert. Außerdem kann nur ein relativ kleiner Vorschub gefahren werden. Ganz anders die neue Säge DDSM 500/1 von HK Präzisionstechnik: Sie arbeitet im Trockenverfahren. Der neu entwickelte Spezialdraht ist mit feinen Diamant- beziehungsweise CBN-Körnern besetzt und als dreieinhalb Meter lange Endlosschlaufe ausgeführt. Er wird über ein Umlenkrollen-System geführt und kann deshalb mit hoher Schnittgeschwindigkeit von bis zu 3.000 m/min oder 180 Km/h arbeiten. Dabei kann mit einem hohen Vorschub von über zehn Millimeter pro Minute gesägt werden. Da der nur 0,6mm dicke Draht im Werkstück seitlich nur Linienberührung hat, eignet sich dieses Trennverfahren auch für empfindliche Werkstoffe. Die hohe Schnittgeschwindigkeit und die dann nur geringen Vorschubkräfte erfordern minimale Spannkräfte.

Steigender Bedarf an Solarzellen fordert effiziente Sägen

HKPraezision_2714_kleinDarüber hinaus entsteht durch die geringe Schnittbreite des Drahts weniger Abfall. Er wird lange nicht so heiß und der Energiebedarf ist nicht so hoch, die Maschine arbeitet also sehr energieeffizient. Durch die Biegevorgänge an den Umlenkrollen und durch die Fliehkraft aufgrund der hohen Umlaufgeschwindigkeit, entsteht am Schneiddraht ein Selbstreinigungsprozess, der hohe Standzeiten zulässt. Je nach Anwendung stehen unterschiedliche Schneidstoffe, Korngrößen und Kornkonzentrationen zur Auswahl. Das Unternehmen rechnet aufgrund des immer weiter steigenden Bedarfs an Solarzellen mit einer regen Nachfrage nach dieser effizienten neuen Sägetechnologie. Erste Anwender sind begeistert. Mit dem neuen Verfahren lassen sich neben Silizium aber auch Hart-Weich-Werkstoffkom¬binationen wie beispielsweise Gummi/Stahl, Siliciumkarbit mit Aluminium-Ummantelung, Glas/Silicon oder Gummiverbund¬profile bearbeiten. Ferner können Verbundwerkstoffe aus GFK oder CFK, Keramik, PVC oder Thermo- und Duroplaste mit der neuen Trocken-Sägetechnologie bearbeitet werden.

Mit großer Tradition für die Besten tätig

HKPraezision_2191_kleinDie HK Präzisionstechnik GmbH wurde 1993 aus dem Sonderbetriebsmittelbau der weltweit bekannten Firma Heckler und Koch gegründet. Mit hoher Fertigungstiefe sowie eigener Entwicklungs- und Konstruktionsabteilung werden hydraulische Spannvorrichtungen und Messsysteme für die Metallbearbeitung hergestellt, die von den bekanntesten Maschinenherstellern weltweit auf Bearbeitungszentren eingesetzt werden. Zwei weitere Standbeine hat sich das Unternehmen mit Umluftöfen zur exakten Temperierung von thermoplastischen Verbundwerkstoffen und mit Diamantdraht-Sägen zum hochpräzisen Trennen von härtesten Materialien geschaffen. Als Lösungsanbieter mit hoher konstruktiver Kompetenz will man auch künftig weiter wachsen.

Marktführer Dieffenbacher schwört auf Temperiersystem von HK Präzisionstechnik zum schonenden Erwärmen von thermoplastischen Verbundwerkstoffen.

Bei der Heißumformung von Halbzeugen zu Hochleistungs-Werkstoffen setzt der Weltmarktführer für hydraulische Pressensysteme und –anlagen auf ein neues Temperiersystem. Mit einem neuartigen Umluftofen von HK Präzisionstechnik gelingt die Vortemperierung schonend, gleichmäßig und auf den Punkt genau. Anwender profitieren von größerer Prozesssicherheit, rationelleren Abläufen und erheblich weniger Ausschuss, Kunden von deutlich höherer Teilequalität. Darüber hinaus arbeitet das neue Temperiersystem auch noch sehr viel energieffizienter als herkömmliche Verfahren.

HK_umluftoefen_1_klein „Der Umluftofen von HK Präzisionstechnik erfüllt die hohen Anforderungen an die gleichmäßige Aufheizung und Durchwärmung der GMT-Halbzeuge ideal“, betont Heinrich Ernst, Prokurist bei Dieffenbacher. „Unsere Kunden haben damit eine ganze Reihe von Vorteilen gegenüber anderen Verfahren“, so der Leiter der Umformtechnik im Produktbereich Kunststoffe weiter. Und in der Tat scheint das neuartige Temperiersystem der findigen Entwickler aus Oberndorf den wichtigen Erwärmungsprozess von thermoplastischen Verbundwerkstoffen geradezu zu revolutionieren. Bei einem Zehntel des Energiebedarfs und einem Bruchteil des Platzbedarfs herkömmlicher Anlagen erwärmt der Umluftofen GMT- oder TWIN-Tex-Halbzeuge schonend und gleichmäßig auf die Prozesstemperatur, die je nach Material zwischen 200 und 250° Celsius liegt. Sehr geringe Temperaturdifferenzen im Halbzeug von nur plusminus einem Grad Celsius bei bis zu zwei Meter breiten Werkstücken ergeben eine völlig neue Qualität.

 

90 % weniger Energie- und deutlich weniger Platzbedarf

Glasmattenverstärkte Thermoplaste werden als Hochleitungs-Werkstoffe in vielen Bereichen eingesetzt, in denen man hohe Steifigkeit bei geringem Gewicht erreichen will. „Vor allem im Automobilbau, wo beispielsweise Ersatzradmulden, Sitzschalen aber auch Karosserieteile wie Heckklappen Stoßfänger oder Kotflügel aus Kunststoff gefertigt werden, sind die Qualitätsanforderungen besonders hoch“, erklärt Xaver Mayer, geschäftsführender Gesellschafter der HK Präzisionstechnik aus Oberndorf. Bei der Spezialumformung der Kunststoffe im Heißverfahren ist dabei die gleichmäßige und punktgenaue Erhitzung und Durchwärmung von Halbzeugen ein wichtiges Qualitätskriterium. Ernst erklärt warum: „Sie entscheidet nicht nur über die Prozesssicherheit und Wiederholgenauigkeit, sondern auch über die Güte des Teils und den Erfolg nachfolgender Prozessschritte wie zum Beispiel Klebeverfahren.“ Seit einiger Zeit integriert der Anlagenbauer die Umluftöfen der Schwarzwälder in die Anlagen für seine Kunden. Die kompakte Bauform benötigt deutlich weniger Platz als andere Anlagen. „Außerdem lassen sich die Umluftöfen flexibel direkt in den Gesamtprozess integrieren“, so Ernst. Herkömmliche Temperiersysteme erwärmen die Halbzeuge auf horizon¬tal laufenden Bandanlagen mit Infrarottechnik, wo entsprechende Wärmedüsen die Temperatur von oben ins Teil bringen. Die Werkstücke werden mit einem Strom heißer Luft quasi gefönt. Die dabei entstehenden Luftgeschwindigkeiten von bis zu 20 Meter pro Sekunde sind so hoch, dass der Luftstrom zum Teil die Glasfasern aus dem Halbzeug bläst. „Sie können die Glasfasern anschließend am Boden zusammenkehren“, schildert Diplom Ingenieur Kurt Benz, Leiter des Bereichs Umformung bei Dieffenbacher die Situation vieler Anwender. Darüber hinaus ist der Energiebedarf vieler solcher Anlagen mit 600-700 kW extrem hoch.

Mechanische Eigenschaften der Kunststoffe bleiben erhalten

„Bei der Suche nach einem effizienteren System sind wir auf den Umluftofen von HK Präzisionstechnik gestoßen“, erzählt Heinrich Ernst. „Unser völlig anderes Konzept eines geschlossenen Systems sowie die Paternostertechnik hat die Fachleute bei Dieffenbacher sofort überzeugt“, erinnert sich Xaver Mayer. In dem Umluftofen werden bis zu 40 Aufnahmeroste, die wie Schubladen aussehen, durch zwei Kammern befördert. Sie können, je nach Ausführung, GMT-Halbzeuge in den Abmessungen 1250 x 1500 oder 1250 x 2000 mm aufnehmen. In der ersten Kammer werden die Platten rund 20 Minuten lang hochgeheizt. Dazu werden etwa zwei Drittel der Gesamtenergie verwendet. Während dieses Aufheizprozesses werden die Platten dabei Stufe für Stufe, wie in einem Paternoster, nach oben gefahren. Am oberen Punkt der Kammer angekommen, werden die Vorprodukte in die zweite Kammer übergeben, wo im Abwärtsfahren die erreichte Temperatur gehalten und die gewünschte Endtemperatur genau erreicht wird. Unten angekommen können die exakt auf Prozesstemperatur erwärmten Werkstücke entnommen und der Presse zugeführt werden. Dies kann mit einer Taktzeit von 25 Sekunden wahlweise über ein Förderband, mithilfe eines Handlingsystems, eines Roboters oder manuell erfolgen. Der Gesamtenergiebedarf beträgt nur etwa 90 kW. „Unser Ofen hat einen geringeren Anschlusswert als die Energie, die bei anderen Verfahren als heiße Abwärme in die Luft geblasen wird“, bringt es Mayer drastisch auf den Punkt. „Mit dieser Energieeffizienz leisten wir auch einen Beitrag zum aktuellen Thema ‚Green Technologie’ und betreiben aktiven Umweltschutz“. Das äußerst schonende, gleichmäßige Aufheizverfahren erhält die mechanischen Eigenschaften der PP-Matrix in den Kunststoffen, die durch andere Verfahren oftmals zerstört wird. Bei den Folgeprozessen kam es in der Vergangenheit häufig zu fehlerhaften Klebeverbindungen, die sich vor der Zeit auflösten. Sich auflösende Heckklappen bei A-Klasse Modellen von Mercedes-Benz, bei denen die Halbzeuge nach dem Aufheizen Temperaturunterschiede bis zu 50 ° Celsius aufwiesen, zeugten von dieser Problematik. Die zwei Kammern des neuen Umluftofens werden getrennt voneinander geregelt und überwacht. Programmiert ist die Siemens SPS-Steuerung von HK Präzisionstechnik selber. Dazu gehört auch eine Überwachungs- und Trackingfunktion, die jeden, mit einem Halbzeug beladenen Rost codiert und seinen Fortgang im Ofen minutiös festhält. Das wirkt sich bei einer eventuellen Anlagenstörung positiv aus, denn über ein Notprogramm können die Teile aus dem Ofen ausgefahren und später wieder eingefahren werden. Das Programm weiß genau, welcher Rost wie lange und an welcher Position im Ofen war. So entsteht keinerlei Materialverlust und die Rückverfolgbarkeit kann für jedes Teil sichergestellt werden. „Ein wichtiger Beitrag zur Qualitätskontrolle“, betont Benz.

Innovationen und Präzision sind „genetisches Erbgut“

unternehmen_kleinFür den 1873 gegründeten, weltweit führenden Hersteller von hydraulischen Pressensystemen und –anlagen in den Bereichen SMC-, GMT- und LFT-Technologie sind solche innovativen Lösungen wichtig, schließlich ist Dieffenbacher selber sehr innovativ. So werden Pressen und Verfahren für so genannte Taylored Parts angeboten. Bei diesen Teilen ist der Glasfaseranteil je nach Belastungsprofil des Endprodukts unterschiedlich hoch. Das können an manchen hochbelastbaren Stellen beispielsweise 60 Prozent sein, während andere Stellen des Teils mit 20 Prozent Glasfaseranteil auskommen. „Gerade für diese maßgeschneiderten Präzisionsteile ist es besonders wichtig, dass die Vorprodukte schonend und gleichmäßig erhitzt und durchwärmt sind“, betont Benz. Im hauseigenen Technikum am Stammsitz des Technologieführers in Eppingen werden solche Verfahren entwickelt und können Interessenten auch plastisch vor Augen geführt werden. Auch für die HK Präzisionstechnik sind innovative Spitzenleistungen wie die Entwicklung des Umluftofens Tagesgeschäft, schließlich hat sich das Unternehmen 1993 aus dem Sonderbetriebsmittelbau der weltweit bekannten Firma Heckler und Koch gegründet. Da sind Innovationen und Präzision quasi das ‚genetische Erbgut’. Die Oberndorfer haben sich zu einem Lösungsanbieter mit großer konstruktiver Kompetenz entwickelt. Die Erfindung und Entwicklung des Umluftofens wurde einst mit dem Dr.-Rudolf-Eberle-Preis des Landes Baden-Württemberg prämiert.