Matrix präsentiert auf der Motek 2008 Spannsystem für komplexe Bauteile

„Das schnelle und flexible Spannen stellt nach wie vor ein wesentliches Problem bei der wirtschaftlichen Fertigung geometrisch komplexer sowie labiler Werkstücke dar. Je kleiner die Losgröße, um so deutlicher ist der Anteil der Spannvorrichtung an den Fertigungskosten. Zum Einsatz kommen hier überwiegend Spezialvorrichtungen oder Formspannbacken, die speziell dem zu spannenden Teil angepasst sind. Dies ist mit einem Aufwand an Kosten für Konstruktion, Fertigung sowie Lager- und Instandhaltung verbunden. Auf den Herbstmessen 2008 präsentieren wir für diese Problemstellung unsere neue, innovative Lösung,“ erläutert Hubert Meintrup, Geschäftsführer des Unternehmens.

Formkomplexe oder aufgrund des Herstellverfahrens mit großen Toleranzen behaftete Werkstücke, zum Beispiel Gussteile, werden zum mechanischen Bearbeiten zum großen Teil entweder umgegossen, um dadurch eine Spannfläche zu schaffen, oder mit Hilfe von Formbacken auf der Maschine gespannt. Während das Eingießen ein sehr aufwändiger Vorgang ist und zudem unter ökologischen Gesichtspunkten kritisch betrachtet werden muss, stellen teilespezifische Formbacken die am häufigsten eingesetzte Methode zum Spannen komplexer Teile dar.

Nachteilig ist laut Matrix jedoch die Tatsache, dass sie aufgrund vorhandener Toleranzen immer eine undefinierte Spannsituation mit Blick auf die Spannpunkte haben, das heißt, Backenkontur und Werkstückkontur weisen immer nur wenige Berührpunkte auf.

Matrix-Formspannsystem schont empfindliche Werkstückoberflächen

Dieser Nachteil, der den herkömmlichen Konzepten zugrunde liegt, wurde von Matrix erkannt und so verändert, dass flexible Matrix-Formspannsysteme als Formbacken-Ersatz für einen konventionellen Maschinenschraubstock eingesetzt werden können. Weiterhin lassen sich derartige Spannbacken in handelsübliche Vorrichtungsbaukästen oder auch automatisierte Systeme integrieren, heißt es weiter.

Dadurch werde eine weitere Nutzensteigerung erzielt. Die in der dichtesten Packungsform angeordneten Stößel bewegen sich unter Beaufschlagung von Federdruck axial in Richtung des zu spannenden Werkstücks. Aufgrund der entkoppelten Bewegung der Stößel wird den Angaben zufolge die Werkstückkontur ideal als Negativabbild des Werkstücks im Stößelfeld abgebildet. Es ergeben sich somit über die Anzahl der Stößel definierte Berühr- und damit auch Spannpunkte. Mit einem geringen Federdruck wird ein weiches Anfahren der Stößel ermöglicht und damit den Anforderungen empfindlicher Werkstückoberflächen Rechnung getragen.

Nach der so erfolgten Abformung der Werkstückkontur werden die Stößel kraftschlüssig in ihrer Position fixiert. Diese Fixierung kann sowohl manuell über entsprechende Wirkmechanismen als auch pneumatisch oder hydraulisch über einen Zylinder erfolgen. Der entstandene Negativabdruck des Werkstücks stellt somit einen teilespezifischen Formbacken dar.

Mit einem derartigen System lässt sich, wie das Unternehmen ausführt, der bisher aufwändige Spannvorgang formkomplexer Werkstücke deutlich simpler gestalten. Diese Vereinfachung schlägt sich insbesondere im Wegfall der Konstruktion und Fertigung teilespezifischer Backen oder Vorrichtungselemente nieder. Aber auch der vorwiegend in der Turbinenschaufelfertigung und -reparatur weitverbreitete Vorgang des Eingießens der Werkstücke zur Schaffung einer Spannfläche kann mit einem derartigen Spannsystem entfallen. Vorteilhaft sind weiterhin die Reduzierung der Lagerkosten oder der Kosten der Demontage oder Entsorgung nicht mehr benötigter Vorrichtungen.

Besondere Stärken in der Einzel- und Kleinserienfertigung

„Das Stößelprinzip zur Schaffung eines Formspannbackens bietet überall dort Vorteile, wo komplexe oder stark toleranzbehaftete Werkstücke gespannt werden müssen“, fasst Hubert Meintrup zusammen. Dies sei vor allem die Bearbeitung von Gussteilen, von Turbinenschaufeln, die Einzel- oder Kleinserienfertigung, der Prototypenbau und dergleichen. Die Vorteile des Systems liegen laut Meintrup in der Flexibilität beim Anpassen an neue Werkstücke sowie im reduzierten Aufwand im Vorrichtungsbau und der damit verbundenen Kostensenkung. Außerdem werde die Bearbeitungsqualität im Vergleich zu konventionellen Formbacken gesteigert.

Matrix GmbH auf der Motek 2008: Halle 7, Stand 7423