Vier statt sechzehn Arbeitsschritte

Der Markt für Schreibwerkzeuge sei riesig und extrem hart umkämpft, erläutert Jörg Weber, Leiter des Werkzeugbaus von Lamy. Hier müsse man sich als mittelständischer Hersteller hochwertiger Schreibgeräte gegenüber Lowcost-Massenherstellern einerseits und Luxusmarken andererseits behaupten. Dabei spiele neben der Qualität das Design der Produkte eine entscheidende Rolle. Es müsse gut erkennbar und unverwechselbar sein sowie auf Anhieb hohe Wertigkeit vermitteln. Entsprechend hoch sind deshalb auch die Ansprüche an die Spritzgießwerkzeuge für die Herstellung der Kunststoffteile der Schreibgeräte, z.B. der Füllhalter. Besonders herausfordernd ist hierbei der Bereich des Lamy-Logos auf dem Behälter genannten oberen Teil des Griffstücks. Aber auch die perfekte Passung der Formhälften zueinander und der schattierungsfreie Hochglanz der Behälter stellten den Werkzeugbau vor hohe Herausforderungen. Bisher erforderte die Herstellung dieser Werkzeuge zahlreiche Arbeitsschritte unter Einsatz unterschiedlicher Techniken wie Fräsen, Senkerodieren, Polieren und Messen. Das Senkerodieren sowie die manuellen Schleif- und Poliervorgänge waren zudem nicht ausreichend sicher beherrschbar.

Herausforderung Lamy-Logo

„Die anforderungsgerechte Realisierung des Schriftzugs auf dem Behälter verursachte früher im Werkzeugbau erheblichen Aufwand“, ergänzt Viktor Schellenberg, Teamleiter im Werkzeugbau von Lamy. Das Logo hebt sich in einem hochglänzenden Umfeld erhaben und scharfkantig aus einer samtig mattierten Vertiefung des Grundmaterials heraus. Die erforderliche Scharfkantigkeit konnte früher nur durch Senkerodieren erreicht werden. Das hatte jedoch den Nachteil, dass der Verschleiß der Elektroden keine ausreichende Wiederholgenauigkeit ermöglichte. Zudem bedingte die Schädigung der Oberfläche durch das Erodieren erheblichen Polieraufwand, was wiederum die Scharfkantigkeit des Schriftzugs beeinträchtigte. Hinzu kamen tiefer reichende Oberflächenschäden durch Einbrände, die erst nach dem Polieren sichtbar wurden. Da der größte Teil der restlichen Bearbeitung des Rohlings durch Fräsen erfolgt, mussten die Bauteile zwischen verschiedenen Anlagen mehrfach umgespannt, neu eingemessen und ausgerichtet werden. Dadurch entstand erheblicher Zusatzaufwand. Die Gesamt-Prozessfolge für die Herstellung des betreffenden Formeinsatzes umfasste früher – noch ohne Einbeziehung der Messvorgänge – insgesamt 16 Teilschritte. Weiteres Handicap war, dass die extern erbrachten Dienstleistungen beim Polierer Durchlaufzeiten von – heute unglaublichen – insgesamt 6 bis 8 Monaten bedingten. Manche Fehler wurden erst bei der Bemusterung erkennbar, weshalb es vorkam, dass eine oder sogar zwei Kavitäten eines Vier-Kavitäten-Werkzeugs n.i.O. waren. Das erzwang das ständige Vorhalten eines zusätzlichen Lagerbestands an Ersatzkavitäten.

Neukonzept: Fräsen statt Erodieren

„Im August 2021 baten wir deshalb den Fräsanlagenhersteller Röders aus Soltau, mit uns gemeinsam eine zeitgemäße Lösung dieses Problems zu erarbeiten“, erinnert sich Weber. Kerngedanke war hierbei, das Erodieren des Logos durch den Einsatz von Mikrofräswerkzeugen zu ersetzen. Gleichzeitig sollte auch die komplette Außenfläche in Hochglanzqualität erzeugt werden, um auf die Politur weitgehend verzichten zu können. Ziel war hierbei, die sehr unterschiedlichen Fräsarbeitsgänge – vom Ausräumen bis zur Hochglanzbearbeitung – in nur einer Anlage und damit in einer einzigen Aufspannung ausführen zu können. Hierfür war die von Röders entwickelte Ausführung ihrer bewährten Präzisionsbearbeitungsmaschinen mit zwei voreinander in der Z-Achse montierten Spindeln prädestiniert. Diese verfügt zusätzlich zur ebenso robusten wie präzisen wälzgelagerten Standardspindel (HSK40, 42.000Upm) über eine Präzisionsspindel (HSK25, 60.000Upm). Diese luftgelagerte und deshalb besonders laufruhige sowie gedämpfte Spindel gestattet zusätzliche Arbeitsgänge in der gleichen Aufspannung. Damit wird es möglich, Mikrofräser mit Durchmessern bis herab zu 0,1mm einzusetzen. Die hohe Drehzahl ermöglicht ausreichende Schnittgeschwindigkeiten sowie aufgrund der guten Laufruhe auch hohe Oberflächengüten bis unter Ra 10nm. Zur zusätzlichen Spindel gehören auch eigene Wechsel-, Prüf- und Reinigungseinrichtungen für die Werkzeuge in doppelter Ausfertigung. Die Software nimmt dem Bediener das gesamte Management ab. So erkennt sie anhand der Werkzeugdaten automatisch, welche Spindel bestückt werden muss, während die nicht belegte Spindel durch einen Blinddeckel gegen den Eintritt von Verschmutzungen verschlossen wird. Zugleich berücksichtigt sie bei der Bearbeitung den hochgenau bekannten Abstand beider Spindeln.

Keine Weichbearbeitung nötig

„Vorab wurde bei Röders natürlich ein Proof of Concept mit einer entsprechenden Anlage durchgeführt“, berichtet Schellenberg. Im dortigen Technikum wurden umfangreiche Fräsversuche an bereits gehärteten Rohlingen mit Fräsern von Moldino durchgeführt. Diese hätten sowohl bezüglich Qualität und Genauigkeit als auch mit Blick auf Bearbeitungs- und Werkzeugstandzeiten überzeugt. Heute erledigt der Lamy-Werkzeugbau die Herstellung dieser Formeinsätze auf seiner neuen fünfachsigen RXP601 DSH Z2 statt wie früher in 16 in nur noch vier Fertigungsschritten. Die erforderlichen CAM-Programme werden aus den CAD-Daten mithilfe der VISI-Software von Hexagon erstellt.

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