Lineartechnik

Aluminium im Härtetest

Vibrationsfestes Profilsystem
Expert Systemtechnik entwickelt und fertigt Maschinen, die im Waterjet-Verfahren Leder zuschneiden. Die Maschinen werden mit dem flexiblen Profilsystem Blocan von Rose+Krieger konstruiert. In der Fertigung kann sich Expert ganz auf seine Kernkompetenzen konzentrieren, denn RK liefert als Dienstleister die Grundkonstruktion der ­Maschinen „just in time“ – einschließlich der anspruchsvollen ­Lineartechnik.

Wer im Sitz eines hochwertigen Autos Platz nimmt oder sich abends in seine Ledergarnitur fallen lässt, freut sich vielleicht über das angenehme Erscheinungsbild des Leders. Die wenigsten aber machen sich Gedanken darüber, wie schwierig es ist, das Naturprodukt in reproduzierbarer Qualität zu verarbeiten. Denn der Anwender möchte eine makellose Oberfläche. Das Ausgangsprodukt aber kann Unregelmäßigkeiten und Narben aufweisen. Diese Faktoren sind bei der Herstellung von Polstergarnituren ganz entscheidend, und noch anspruchsvoller ist die Automobilindustrie. Nur etwa zwei Prozent der jährlichen Lederverarbeitung von rund 17.000 Quadratkilometern Häuten werden für den Auto-Innenraum verwendet, aber die müssen eine exzellente Qualität aufweisen.

Optimierte Aufteilung der Zuschnitte

Zudem gleicht das Nähen eines Leder-Autositzes einem Puzzlespiel: Eine einzelne Lederhaut wird in 50 bis 60 Teile zerlegt. Wie das am besten geschieht – diese Frage kann keiner besser beantworten als Expert Systemtechnik, Bielefeld. Vor rund zwölf Jahren entwickelte das Unternehmen zunächst eine Software für die optimale Ausnutzung der Lederhäute, die für Polstermöbel oder Autositze verarbeitet wird. Die Haut wird auf einen Tisch gespannt, unter dessen Arbeitsfläche sich ein Digitizer befindet. Der Bediener markiert die schadhaften Stellen – ganz gleich ob es sich um eine Narbe oder einen Mückenstich handelt. So entsteht ein digitales Abbild der Haut mit allen Qualitätsdefiziten. Diese Daten werden dann in einem Computer geladen, der die bereits gespeicherten Zuschnittteile so auf der Haut verteilt, dass das Leder optimal genutzt wird – ohne dass man die schadhaften Stellen verwenden müsste.

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Diese Systeme sind bei vielen Lederverarbeitern im Einsatz. Anfangs arbeitete Expert mit einem externen Maschinenbauer zusammen, der die „Hardware“ lieferte. Weil man mit dessen Qualität aber nicht zufrieden war, schuf man einen eigenen Maschinenbau. Zeitgleich entwickelte Expert auch eigene Maschinen für das Zuschneiden der Häute. Ein feiner Wasserstrahl schneidet die Häute mit einem Druck von 4000 Bar automatisch so, wie die Software es zuvor festgelegt hat. Dabei wird eine optimale Ausnutzung erreicht, denn die Zuschnitte können über ganze Chargen von Häuten verteilt werden.

Den Variojet-Zuschnittmaschinen Cutexpert bei der Arbeit zuzusehen ist beeindruckend: Mit Schnittgeschwindigkeiten bis 120 Meter pro Minute wird eine Haut in zwei bis drei Minuten mit einer Genauigkeit von 0,2 Millimeter geschnitten. Die Maschinen sind zumeist für die Doppelbearbeitung ausgelegt: Während auf einem der beiden Arbeitstische die Haut geschnitten wird, können auf dem anderen die Zuschnitte entnommen werden. Und damit die Bearbeitung besonders schnell geht, arbeiten die leistungsfähigeren Maschinen mit zwei Waterjet-Systemen, die jeweils an einem separaten Portal verfahren.

Vibrationen – ungünstig für Alu-Profile?

Diese Portale wiegen je 150 Kilogramm und verfahren mit einer Beschleunigung bis 0,8 g. Da ist es nur logisch, dass erhebliche Vibrationen auftreten. Deshalb – das weiß jeder Konstrukteur – hätte man eigentlich von vorneherein auf Komponenten aus Aluminium verzichten und eine solide Stahlbauweise wählen müssen. Das aber war aus einem anderen Grund nicht möglich. Expert-Geschäftsführer Wolfgang Bruder: „Bei 4.000 Bar Druck verändert Wasser seine Molekularstruktur und ist hochaggressiv – ein unbehandeltes Stahlbauteil würde innerhalb von zwei Stunden Rost ansetzen.“

Aus diesem Grund versuchte man es doch mit einer Aluminiumkonstruktion für den Maschinenrahmen, die Lineartechnik und die Einhausung. Hierzu sprach man mit mehreren Anbietern und erprobte deren Lösungen. Es traten aber – fast erwartungsgemäß – dynamische Probleme auf: Durch die Vibrationen lösten sich die Verbindungselemente der Profilsysteme. Die Lösung schien also nicht praktikabel, aber die Expert-Ingenieure blieben hartnäckig. Sie führten Gespräche mit Rose+Krieger und bauten eine Zuschnittmaschine auf der Basis des Profilsystems Blocan. Das erfreuliche Ergebnis nach hartem Dauerbetrieb: Die Konstruktion erfüllte alle Anforderungen an Vibrationsfestigkeit, Genauigkeit und Korrosionsschutz. Die hohe Qualität der speziellen Verbindungstechnik des Systems bewährte sich somit auch bei dieser anspruchsvollen Anwendung.

Damit war die Entscheidung für das Blocan-System gefallen. Zugleich entschied sich Expert, ein innovatives Geschäftsmodell zu nutzen und sich auf die Kernkompetenzen zu konzentrieren: RK übernimmt das Engineering für die mechanische Konstruktion der Maschinen sowie für die Lineartechnik und liefert die komplette Konstruktion „just in time“ fertig montiert bei Expert an – einschließlich der gesamten Lineartechnik. Diese muss auch hohen Anforderungen genügen, denn der Wasserstrahl-Schneidkopf verfährt mit Geschwindigkeiten bis 120 Meter in der Minute. Und die Antriebe in den Portalen müssen dem Gegendruck des 4.000-Bar-Wasserstrahls standhalten.

Überzeugende Lösung

Unter diesen Bedingungen bewährt sich nicht nur das Blocan-System, sondern auch die Linear- und Antriebstechnik, bei der die Expert-Mitarbeiter nur noch die Motoren montieren müssen. Auch unter Kostenaspekten ist das System eine gute Wahl, weil sich die Elemente einfach verbinden lassen: So spart man Montagezeit und -kosten.

Die Maschine überzeugt optisch in der Gesamtansicht – vom Grundrahmen bis zur Schallschutzhaube. Und wer genau hinschaut, der stellt schnell fest, dass die Details ebenso stimmen wie das gesamte Konzept – zum Beispiel die Zahnstangenantriebe für die Portale, die hochwertigen Lineareinheiten, an denen die Waterjet-Einheit verfährt und die Synchronantriebe, mit denen der Tisch nach dem Ende des Zuschnittprozesses aus dem Arbeitsbereich fährt. Damit wird RK seinem Verständnis als Vollsortimenter gerecht, dessen Baukastensystem die Konstruktion der kompletten Maschinenrahmen und -einhausungen sowie der Lineartechnik erlaubt. Gerald Scheffels (gm)

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