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Schneiden im XXL-Format

Mit einem Verfahrweg von 32 Metern (x-Achse) mal 5 Metern (y-Achse) weist die Zweifach-3D-Wasserstrahlschneidanlage, die die H.G.Ridder Automatisierungs-GmbH für das neue Werk der Anssems-Gruppe projektierte und baute, beachtliche Abmessungen auf. Dasselbe gilt für die Energiezuführungen. Sie schaffen eine wichtige Voraussetzung für das präzise Verfahren der beiden 3D-Schneidköpfe auf den Portalachsen.

Ridder ist seit dreißig Jahren als Spezialist für das Wasserstrahlschneiden bekannt: Mit einem kaum vorstellbaren Druck von 3.800 bar zertrennt ein Wasser-strahl Metalle und Kunststoffe. Das „kalte“ Verfahren bietet die Vorteile, dass sich beim Schneiden keine schädlichen Emissionen entwickeln und dass die Schnittfläche auch ohne Nachbearbeitung ein perfektes Finish erhält. Zudem entsteht beim Schneiden kein Verzug.

Foto der Wasserstrahlschneidanlage

Beeindruckende Größe: Die Außenansicht der Wasserstrahlschneidanlage bei Anssems.

 
Prinzipskizze einer Waricut-Hochportalanlage

Prinzipskizze einer Waricut-Hochportalanlage. Bei der Anlage von Anssems decken die 3D-Schneidköpfe eine Fläche von 32 x 5 Metern ab (x/y-Achse).

 
Von 2D zu 3D

Ursprünglich entwickelte Ridder Anlagen mit Schneidetisch für die 2D-Bearbeitung. Seit 13 Jahren stellt der Maschinenbauer auch auf Hochachsen verfahrende 3D-Portalanlagen der Waricut-Baureihe her. Jetzt hat Ridder die bisher größte dieser Anlagen in Betrieb genommen.

Die fünfachsige Anlage bietet ein Schneidevolumen von 32050 x 5050 x 1900 mm (x/y/z-Achse). Zwei Brücken mit jeweils einem 3D-Schneidkopf verfahren auf den 32 Meter langen Portalachsen. Die Anlage ist in vier Kabinen aufgeteilt, damit die beiden Schneidköpfe jeweils ein Bauteil bearbeiten können, während in den beiden anderen Kabinen umgerüstet wird. Das sorgt für eine kontinuierliche Auslastung der Anlage. Für hohe Flexibilität und Verfügbarkeit sorgt die Tatsache, dass jeder Schneidkopf alle vier Kabinen anfahren kann. Alle Anlagenkomponenten sind korrosionsfest ausgeführt.

3D-Schneiden von GFK-Aufbauten für Pferdeanhänger

Auftraggeber dieser XXL-Anlage ist die niederländische Anssems-Gruppe, die sich als Hersteller von Pkw- und Nutzfahrzeug-Anhängern europaweit einen guten Namen gemacht hat. In Kürze wird Anssems auch Pferdeanhänger produzieren – in einem neuen, 14.000 m² großen Werk, das ebenfalls in Bad Bentheim errichtet wurde.

Genau dort steht die von Ridder gebaute Wasserstrahlschneidanlage. Ihre Aufgabe wird es sein, die GFK-Aufbauten, die in den vorangegangen Arbeitsschritten laminiert und geformt wurden, zu bearbeiten und zum Beispiel die Türausschnitte einzubringen. Dabei wird eine sehr hohe Genauigkeit erreicht. Dipl.-Ing. (FH) Dominik Ridder: „Üblicherweise arbeiten unsere Anlagen mit einer Genauigkeit von ≤ ± 20 µm pro Meter, bei dieser Anlage sind es aufgrund der großen Verfahrwege 50 µm.“

Gut befüllt: Die Energiezuführung

Die Ridder-Konstrukteure hatten die Aufgabe zu lösen, die Schneidköpfe mit Energie, Signalen, Druckluft und eben Wasser zu versorgen. Dabei waren auch die hohen maximalen Verfahrgeschwindigkeiten der Linearachsen von 20 m/min zu berücksichtigen. Sie entschieden sich für eine Lösung, die sich bereits in anderen Ridder-Anlagen bewährt: eine Energiekette aus der Baureihe E 4.1 der igus® GmbH, Köln.

Um die Aufgabe der Energiezuführung optimal zu lösen, musste im Vorfeld ein wenig Engineering-Arbeit geleistet werden. Denn normalerweise legt sich – nach dem Prinzip der gleitenden Energiekette – das Obertrum der Kette einfach auf dem Untertrum ab. Das war aus zwei Gründen bei dieser Anlage nicht möglich, wie igus® -Vertriebsberater Stephan Adamik erläutert: „Aufgrund der schweren Befüllung und dem langen Verfahrweg würde hier zu viel Reibung entstehen. Zudem verlangt die Hochdruckleitung für die Wasserzufuhr einen größeren Biegeradius, so dass das Prinzip ´Kette auf Kette´ nicht in Frage kam.“

e-kette® mit Guidelok-System

Das Baukastensystem von igus® bietet hier eine passende Lösung, die ursprünglich für den Werkzeugmaschinenbau entwickelt wurde. Stephan Adamik: „Wenn sich Späne auf der Oberseite des Untertrums ansammeln können, muss man auf das Prinzip der gleitenden Kette verzichten, weil die Späne die aufeinander gleitenden Kettenteile beschädigen können. Für diese Fälle haben wir das Guidelok-System entwickelt, das eine eigenständige Führung des Obertrums ermöglicht.“

Rollende Bewegung mit perfekter Führung

Das Guidelok-System gewährleistet mit einfachen Mitteln und wenigen Bauteilen eine sehr stabile Führung des Obertrums – und vergrößert die freitragenden Längen von Energieketten erheblich. Da die Kette im Guidelok-System über Rollen geführt wird, ist zu ihrer Bewegung nur sehr wenig Zug-/ Schubkraft notwendig – das gewährleistet einen energieeffizienten, ruhigen Lauf der Kette.

Ridder entschied sich für eine e-kette® aus der igus® -Baureihe E 4.1 mit 100 mm Breite und 56 mm Höhe. In ihr werden neben der Hochdruckleitung mit ¼ Zoll Durchmesser auch die – ebenfalls von igus® gelieferten – speziellen für den dauerbewegten Einsatz geeigneten chainflex®-Energieleitungen für den 3D-Schneidkopf und die CANBus-Leitungen für die Kommunikation geführt. Ein Mittelsteg sorgt für die zuverlässige Trennung der Hochdruckleitung von den elektrischen Leitungen. Um die beiden Ketten bei einem Verfahrweg von 32 Metern so kurz wie möglich zu halten, erfolgt die Einspeisung in der Mitte des Fahrwegs.

Gute Erfahrungen mit der GFK-Bearbeitung und mit igus® -Energieketten

Wenn die Anlage den Betrieb aufnimmt, werden jeweils mehrere Vorrichtungen mit Anhänger-Aufbauten in einer Kabine präzise positioniert, und ein 3D-CAD/CAM-Programm erlaubt die vollautomatische Bearbeitung der GFK-Aufbauten.

Foto des Einspeisungspunktes

Die Einspeisung erfolgt in der Mitte des Verfahrwegs.

 
Foto des Guidelok-Systems

Das Guidelok-System sorgt auch dafür, dass der definierte Biegeradius nicht unterschritten wird. Links in der Kette sieht man die 3800 bar-Hochdruck-Schlauchleitung.

 
Foto der Beteiligten

Erfolgreiche Teamarbeit: Dipl.-Ing. (FH) Dominik Ridder, Ridder Automatisierungs-GmbH, Anssems-Betriebsleiter Alfons Schlattmann und igus® -Berater Stephan Adamik (von links). Links im Bild einer der beiden 3D-Schneidköpfe.

 
Foto einer E-Kette mit starker Befüllung

Auch die starke Befüllung der Kette sprach für die Verwendung des Guidelok-Systems.

 

Der bewegliche Schneidkopf, der um ± 95° schwenken und um ± 540° drehen kann, erlaubt das Schneiden auch an schlecht zugänglichen Bereichen. Und während die Anlage in zwei Kabinen ihre Programme abarbeiten, können die anderen beiden bereits mit neuen Bauteilen bestückt werden.

Mit 3800 bar und einer Geschwindigkeit von 800 m/s tritt der Wasserstrahl aus dem Schneidkopf aus, und trennt das sehr widerstandsfähige Material sauber durch. So spannend das aus technischer Sicht ist - für Ridder ist es Alltag: Das Unternehmen hat bereits zahlreiche GFK-Schneidanlagen entwickelt und geliefert, u.a. in den Flugzeugbau. Auch hier wurden igus® -Energieketten verwendet, die sich im harten Dauereinsatz bewährt haben.

Foto des Guidelok Systems | Innen- und Außenansicht

Guidelok von innen und von außen: Die Rollenhalter schwenken nur dann aus, wenn sich eine Kette in der Führung befindet.

 

Weitere Informationen

Verwendete Produkte:
Anwendungsbeispiele: