Schmalz zeigt Fixiervorrichtungen für Freiformflächen

Spannen in 3D

Basic Holding Fixture und Advanced Holding Fixture nennt Schmalz seine neu entwickelten Vakuum-Aufspannsysteme, mit denen sich komplexe Bauteile für die CNC-Bearbeitung einfach aufspannen lassen. Je nach Ausführung geschieht dies manuell oder automatisiert. Interessant ist das vielseitige System für zahlreiche Branchen und Anwendungen.

Neue Formen - neue Techniken

Manuelles 3D-Spannen: Vakuum-Aufspannsystem „Basic Holding Fixture“ mit flexibel einstellbarer Saugeraufnahme Uni-Base. (Bilder: J. Schmalz)

Neue Technologien, Kundenanforderungen, geänderte wirtschaftliche und politische Rahmenbedingungen - die Gründe für zunehmende Komplexität in Produktionsprozessen sind vielfältig. Ein Beispiel aus dem Automobilbau: Um die Emissionsgrenzwerte der EU zu erreichen, setzen die Fahrzeughersteller verstärkt auf Leichtbau. Denn weniger Gewicht bedeutet mehr Effizienz. Neben der Verwendung von innovativen Werkstoffen wie Karbon und hochfestem Stahl werden die Bauteile im dünner. Um den damit verbundenen Steifigkeitsverlust zu kompensieren, muss die Form der Bauteile verändert werden. Bei dieser konstruktiven Anpassung entstehen komplexe Konturen, die keiner geometrischen Standardform entsprechen. Diese sogenannten Freiformflächen sind entsprechend aufwändiger zu bearbeiten und stellen vor allem die Aufspanntechnik vor neue Herausforderungen. Bisher wurden in solchen Fällen werkstückgebundene Spannvorrichtungen eingesetzt. Bei jedem Werkstückwechsel musste also die komplette Vorrichtung getauscht werden. Daraus resultieren lange Rüstzeiten und ein enormer Aufwand für die Konstruktion, Fertigung und Lagerung der Spannvorrichtungen. Diese Nachteile entfallen mit den neuen Vakuum-Aufspannsystemen von Schmalz.

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Basic bedeutet manuelles 3D-Spannen

Mit der Basic Holding Fixture (BHF) hat Schmalz eine praktische Lösung für das Aufspannen komplexer Geometrien durch Vakuum entwickelt. Basis der Spannvorrichtung ist die sogenannte Uni-Base, die als manuell einstellbare Aufnahme für verschiedene Saugeroberteile dient. Sie lässt sich in der Höhe sowie in der Neigung frei positionieren und mittels passender Klemmhebel fixieren. Dadurch sind nur wenige Handgriffe nötig, um die Uni-Base an das gewünschte Werkstück anzupassen.

Verschiedene Saugflächen

Bei den Saugeroberteilen kann der Anwender aus verschiedenen Varianten wählen. Im einfachsten Fall kann mit einem Sauger-Cup mit zweidimensionaler Werkstückauflage gearbeitet werden. Dieser steht in verschiedenen Abmessungen zur Verfügung und kann zudem mit einer integrierten Hubfunktion ausgestattet werden. So können kleinere Unebenheiten ausgeglichen werden, ohne die Uni-Base neu einstellen zu müssen. Noch einmal deutlich mehr Flexibilität verspricht der Sauger-Cup 'Balance`: ein Saugeroberteil, bestehend aus einem Faltenbalgsauger und zusätzlichen federgelagerten Auflage-Pins. Die Uni-Base wird bei dieser Variante voreingestellt und anschließend das Werkstück positioniert. Dadurch werden die Auflage-Pins in Position gedrückt und können pneumatisch fixiert werden. Wird nun das Betriebsvakuum aktiviert, wird das Werkstück gegen die Auflagefläche gedrückt und so ausgesprochen verzugsarm fixiert. Die Basic Holding Fixture ist bereits erhältlich und kann auf allen gängigen Maschinentischarten wie T-Nutentisch, Glatttisch, Rastertisch oder Tisch mit Innospann Steel-Plate von Schmalz eingesetzt werden.

Advanced für automatisiertes 3D-Spannen

In einer Technologiestudie hat Schmalz die Rüstfunktion des 3D-Aufspannsystems weitestgehend automatisiert. Die Advanced Holding Fixture (AHF) verfügt über höhenverstellbare Zylinderrohre, die gleichzeitig als Saugeraufnahme und Mediendurchführung dienen. Positioniert werden die Zylinder durch einen zentralen Antrieb. Über eine Schnittstelle zur CAM-Software werden die Endpositionen der Zylinder berechnet und an den Motor übermittelt. Sind diese erreicht, wird automatisch das Betriebsvakuum aktiviert und der Spannvorgang gestartet. Eine optionale Kugelauflage in der Mitte des Saugeroberteils erhöht die Aufnahme von Querkräften und sorgt dadurch für maximale Präzision bei der Bearbeitung. Mit der Advanced Holding Fixture lässt sich so der Rüstaufwand beim Spannen von komplexen Bauteilen zukünftig weiter reduzieren. Nach der positiven Resonanz arbeitet Schmalz jetzt intensiv an der Serienreife des innovativen Systems.

Vielfältige Einsatzmöglichkeiten

Der modulare Aufbau mit austauschbaren Saugeroberteilen eröffnet bei beiden Systemvarianten eine Vielzahl möglicher Einsatzgebiete. Einerseits eignen sie sich ideal für das verzugsarme Spannen von biegesteifen Werkstücken für CNC Laser- und Fräsbearbeitungen in der Holz-, Metall-, Kunststoff und Faserverbundbranche. Andererseits können mit der automatisierten Variante auch Lösungen für das Spannen von biegeschlaffen Werkstücken realisiert werden. Ein weiteres Anwendungsfeld ist die Herstellung von Urmodellen aus Ureol im Modellbau. bw

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