Drehtisch

Präzision für Schwergewichte: Abkühl-Karussell für Gussteile

Heiß und schwer sind die gefüllten Gussformen bei Cirex in Amelo. Für die Abkühlphase wird jetzt ein frei programmierbarer Drehtisch genutzt, der für die schwergewichtigen Produkte extra kräftige Lager benötigte.
Nach der Revision übernehmen zwei Roboter das Handling von Form und Gusspfanne.

Das Wachsausschmelzverfahren seit über 4.000 Jahren bekannt. Schon damals formten die Menschen Figuren aus Wachs, umhüllten diese mit Lehm und gossen den nach dem Ausschmelzen des Wachs entstandenen Hohlraum mit Metall aus. Dass das Verfahren auch heute noch verwendet wird, liegt an seinen Vorteilen: Komplizierte Geometrien sind ebenso möglich wie Hinterschneidungen, Verzicht auf Formschrägen und geringe Bearbeitungskosten.

Damit kann auch Cirex bei seinen Kunden punkten. Das niederländische Unternehmen fertigt präzise Feingussteile und veredelt sie durch Oberflächen- und Wärmebehandlung sowie Vormontage zu einbaufertigen Komponenten. In Zusammenarbeit mit Rundschalttischspezialist Weiss konnten die Niederländer ihren Service nun weiter verbessern. Ausgangspunkt für den alten wie neuen Prozess sind frisch gebrannte Gussformen. Aus Wachsmodellen wird eine so genannte Gießtraube zusammengestellt, die je nach Bauteilgröße aus bis zu 1.000 Einzelteilen bestehen kann. Die Gussform entsteht dann durch mehrfaches Eintauchen dieser Gießtraube in eine keramische Masse. Nach dem Ausschmelzen des Wachses wird die Form in einem Ofenkarussell bei 1.000 Grad Celsius gebrannt und ist dann bereit für den Guss. Bisher wurde diese Form anschließend von einem schweren Manipulator übernommen, auf die Gussposition gefahren und nach dem Gießen auf einem rotierenden Abkühlkarussell abgestellt. Unter einer Haube mit Stickstoffatmosphäre kühlten die Werkstücke dann kontrolliert ab.

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Dieser Prozess wurde vom Konstruktionsbüro Viro Engineering analysiert und in enger Kooperation mit Weiss überarbeitet. Wichtigster Punkt war die Optimierung des Formtransports. Anstelle des alten Manipulators tritt jetzt ein frei programmierbarer ABB-Roboter, der die Gussform ohne Zwischenstopp direkt in einen freien Platz des Abkühlkarussells abstellt. Dort befüllt dann ein zweiter Roboter mit einer 60 Kilogramm fassenden Gusspfanne die Form. Dieser direkte Transport der Formen reduziert die Anzahl der Gesamtbewegungen. Das ist nicht nur im Hinblick auf Sicherheitsaspekte beim Umgang mit flüssig-heißem Stahl eine entscheidende Verbesserung. Jetzt ruht die Form beim Guss im Abkühlkarussell und wird nicht mehr ruckartig bewegt. Diese Prozessumstellung erforderte nicht nur Modifikationen am Karussell, etwa keramische Schutzschilder und austauschbare, gegen Durchschmelzen gesicherte Abkühlbehälter, sondern stellte auch besondere Anforderungen an den verwendeten Drehtisch.

Gewählt wurde ein frei programmierbarer Drehtisch. Der indexiert nicht nur das Abkühlkarussell mit 36 Positionen, sondern bietet zudem die Möglichkeit, den Bewegungsablauf über die WAS-Software frei zu gestalten: Diese Weiss Application Software (WAS) dient als Universalwerkzeug für die Inbetriebnahme, Programmierung und den Service aller frei programmierbaren Komponenten des Hauses. Ohne Programmierkenntnisse können die Cirex-Techniker so die für den Betrieb des Abkühlkarussells geeigneten Beschleunigungs- und Verzögerungsverläufe sowie Verfahrzeiten und -geschwindigkeiten einstellen. In Amelo steuert die Software einen Schwerlast-Drehtisch der Baureihe CR für das Abkühlkarussell mit etwa 30 Tonnen. Der weit außen liegende Kurvenantrieb mit einen SEW-Asynchronmotor sorgt für Genauigkeit und Dynamik trotz der relativ hohen Geschwindigkeit des Karussells von zwei Umdrehungen pro Minute. Zusätzlich tragen die spielfrei gegeneinander verspannten Kurvenrollen zu einer hohen Belastbarkeit und einem gleichmäßigen Bewegungsablauf bei.

Selbst bei der soliden Basis, die der Schwerlast-Drehtisch CR für alle rotierenden Fertigungsschritte bietet, waren die Ingenieure gefordert. „Wir mussten recht gegensätzliche Anforderungen miteinander verbinden“, fasst David-Jan de Rijke, Projektleiter bei Viro Engineering, die Herausforderung zusammen. Das Abkühlkarussell mit zehn Metern Durchmesser sollte wegen der dynamischen Belastungen ein geringes Massenträgheitsmoment haben, gleichzeitig aber möglichst steif sein. Entscheidend war dabei weniger die Axiallast oder das Massenträgheitsmoment, sondern die unter Umständen recht ungleichmäßige Beladung der 36 Abkühlpositionen mit Formen von jeweils bis zu 120 Kilogramm Gewicht und das daraus resultierende hohe Kippmoment.

Diesen Belastungen war das Standardlager des CR nicht gewachsen. Deswegen mussten die Konstrukteure auf eine verstärkte Lagerung zurückgreifen. Diese präzise und dennoch hochbelastbare Lagerung stellt besondere Anforderungen an das Fundament. Über den Durchmesser des Drehtisches von 2.200 Millimetern darf die Unebenheit der Auflagefläche nicht größer als 0,1 Millimeter sein. Um das zu gewährleisten, ruht das Gestell des Drehtisches auf einem Ring mit 40 einstellbaren Stellbolzen. Drehtisch, Abkühlkarussell und Prozess sind jetzt eine aufeinander abgestimmte Einheit. Damit kann eine der ältesten Gusstechniken der Welt auch weiterhin ihren Platz unter den modernen, industriellen Fertigungsverfahren behaupten. bw

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