Es muss nicht immer Stahl sein

Leichte Carbonbauteile verleihen den Laserschneidemaschinen STIEFELMAYER effective hohe Dynamik und Präzision

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Konsequenter Einsatz von CFK: Leichte Carbonbauteile in der Laserschneidemaschinen STIEFELMAYER effective.

Bei Elektromotoren kommt es beim Zuschneiden der Bleche auf jeden Hundertstel Millimeter an. Genau das ist die Stärke der Laserschneidemaschine STIEFELMAYER effective. Der Laserkopf rast präzise über 2-D-Bleche und schneidet mit Höchstgeschwindigkeit jedes Muster aus. Möglich macht diese Performance das leichte Innenleben der Maschine mit einem hohen Anteil an CFK-Komponenten bei dynamischen Bauteilen.

Die Landesagentur für Leichtbau Baden-Württemberg präsentiert diese Innovation der STIEFELMAYER Lasertechnik GmbH & Co. KG mit ihrem ThinKing im März. Die Leichtbau BW GmbH stellt unter diesem Label regelmäßig beispielhafte Produkte und Dienstleistungen im Leichtbau aus Baden-Württemberg vor.

Um bei der Fertigung komplexer und filigraner Teile eine möglichst kurze Produktionszeit zu erreichen, ist höchste Dynamik erforderlich, was durch eine Reduktion der bewegten Massen erreicht wird. Bei der STIEFELMAYER effective wurde dies umgesetzt, indem beispielsweise die bewegte Y-Achse und deren Anbauteile in Carbon-Leichtbauweise aufgebaut werden.

Auf die Idee zum CFK-Einsatz kam man bei STIEFELMAYER aus der Anforderung heraus, die Masse in der Maschine zu reduzieren. Geschäftsführer Dieter Bulling sagt, „CFK war dabei das Mittel der Wahl“. Es verfügt über eine hohe Steifigkeit und im Vergleich zu Aluminium über einer geringere Wärmedehnung. Bulling: „Sie finden keinen Maschinenbauer der so konsequent auf CFK setzt wie wir.“

Zeitersparnis um bis zu 40 Prozent durch Leichtbau

Durch den Einsatz von CFK-Werkstoffen konnte mit Unterstützung des Zulieferers Haufler etwa das Gewicht des Brückengrundkörpers auf 40 Kilogramm reduziert werden. In gewichtsoptimierter Stahl-Blech-Leichtbauweise brächte eine vergleichbare Konstruktion rund 125 Kilogramm auf die Waage, als Stahl-Schweißkonstruktion sogar mehr als 150 Kilogramm.

Bei der STIEFELMAYER effective wurde Leichtbau umgesetzt, indem beispielsweise die bewegte Y-Achse und deren Anbauteile wie die Abdeckhaube in Carbon-Leichtbauweise aufgebaut werden.
Bei der STIEFELMAYER effective wurde Leichtbau umgesetzt, indem beispielsweise die bewegte Y-Achse und deren Anbauteile wie die Abdeckhaube in Carbon-Leichtbauweise aufgebaut werden.

Die leichte Carbonbrücke in Verbindung mit Linearmotoren und Faserlaser führt bei der Laserschneidmaschine zu einer Zeitersparnis von bis zu 40 Prozent. Das geringere Gewicht hat auch Sekundäreffekte zur Folge. So lassen sich beispielsweise kleinere Antriebsmotoren einsetzen. Nach Unternehmensangaben eignet sich keine andere Antriebstechnik besser als der Linearmotor, um die geforderte Dynamik und Teilepräzision zu erreichen. Er erzeugt direkt eine translatorische – also geradlinige – Bewegung und ermöglicht so eine unmittelbare und schwingungsfreie Krafteinspeisung in die zu bewegenden Maschinenteile. In Kombination mit dem Leichtbau können mit den STIEFELMAYER effective Maschinen Laserschneidteile im Toleranzbereich von 0,03 bis 0,02 Millimeter hergestellt werden.

Zum Einsatz kommt modernste Lasertechnologie: Sogenannte Faserlaser erzielen in metallischen Werkstoffen eine hohe Absorption, verfügen über einen elektrisch-optischen Wirkungsgrad von etwa 30 Prozent und haben eine herausragende Strahlqualität. Diese Eigenschaften erlauben das Schneiden von Metalllegierungen aus Stahl, Aluminium und Kupfer. Der Stromverbrauch der gesamten Maschine liegt bei einer durchschnittlichen Leistungsaufnahme von 10 kW. Der Verbrauch von fünf Wasserkochern für das Kaffeewasser liegt ebenfalls in dieser Größenordnung.

Beim Laserschneiden liegt der Schwerpunkt der STIEFELMAYER Lasertechnik GmbH & Co. KG aus Denkendorf bei Stuttgart in der 2D-Blechbearbeitung. Auf den hochdynamischen Stiefelmayer-Schneidmaschinen werden die Bleche bis Mittelformat (2500×1250 mm) bearbeitet. Durch besondere Spanntechniken können auch vorgefertigte Rohlinge bearbeitet werden. Die Kunden stammen hauptsächlich aus den Bereichen Elektromotorenbau, Textilindustrie und Elektronikbranche.

Laserschneiden macht Herstellung kleiner Serien wirtschaftlich

Durch den Einsatz von CFK-Werkstoffen konnte mit Unterstützung des Zulieferers Haufler das Gewicht des Brückengrundkörpers um zwei Drittel auf 40 Kilogramm reduziert werden.
Durch den Einsatz von CFK-Werkstoffen konnte mit Unterstützung des Zulieferers Haufler das Gewicht des Brückengrundkörpers um zwei Drittel auf 40 Kilogramm reduziert werden.

Aktuell profiziert das Denkendorfer Unternehmen vom Boom im Bereich Elektromobilität. Die bis zu 600 Bleche, die für die Statoren in Elektromotoren übereinandergelegt und verklebt werden, sind üblicherweise gestanzt. Dafür ist allerdings ein Werkzeug notwendig, das sich erst bei höheren Stückzahlen lohnt. Durch die werkzeuglose Designfreiheit bei STIEFELMAYER lassen sich auch dank Leichtbau kleine Serien wirtschaftlich herstellen etwa für die Entwicklung. Zudem können die Konstrukteure Änderungen in der Entwicklung problemlos umsetzen.

Entwicklung spielt bei Stiefelmayer eine wichtige Rolle. Diese erfolgt allerdings meist in der Praxis bei der Auftragsfertigung. „Wir bauen nicht nur Maschinen, sondern fertigen auch für Kunden. Diese brauchen hohe Genauigkeit und Qualität“, sagt Geschäftsführer Bulling. Der positive Nebeneffekt: Das Unternehmen kann die Maschine durch den eigenen Gebrauch stetig weiterentwickeln.

STIEFELMAYER effective S in Zahlen

  • Großer Arbeitsraum: 1250 mm x 1250 mm bei kleiner Aufstellfläche: 24 m2
  • Kurze Produktionszeiten: bis zu 40 Prozent reduzierte Schneidzeiten
  • Genauigkeit im Bereich IT7
  • Geringere Betriebskosten durch Faserlaser-Technologie
  • Geringere Kosten durch wartungsfreie Komponenten
  • Energieeffizient – Durchschnittliche Leistungsaufnahme von 10 kW

Kontakt:

www.stiefelmayer-lasertechnik.de
www.www.leichtbau-bw.de