Mit ESPRIT lassen sich auch die anspruchsvollsten Werkstoffe mühelos bearbeiten

Das in Marinette im US-amerikanischen Bundesstaat Wisconsin ansässige Unternehmen Winsert entwickelt, gießt und bearbeitet zahlreiche Bauteile aus verschleißfesten und hitze- und korrosionsbeständigen Legierungen. Die fertigen Produkte widerstehen daher zuverlässig starken Druckbelastungen, korrosiven Kraftstoffen und hohen Temperaturen. Als Beispiele seien hier Ventilsitzringe, Abgasrückführungssysteme (AGR), Dauerbremsen, Motorstaudruckbremsen und verschiedene Verschleißteile und Baugruppen für Turbolader genannt. Zum Produktangebot des Unternehmens gehören außerdem Ventile und Schaufelblätter für mittelgroße bis große Motoren, wie sie in der Lebensmittelindustrie, in der Chemischen Industrie sowie in der Forstwirtschaft eingesetzt werden.

Die Herstellung der hitze- und verschleißfesten Legierungen auf Cobalt-, Nickel- und Eisenbasis erfolgt bei Winsert auf der Grundlage von schmelz- oder pulvermetallurgischen Verfahren. Bis zu 385 kg können auf einmal vergossen werden. Dabei reicht das Gewicht der Gussteile von wenigen Gramm bis 10 kg. Um die Legierungen einer eingehenden Prüfung zu unterziehen, kommen bei Winsert Spektrometer, verschiedene Wärmebehandlungen und zerstörungsfreie Prüfungen (Eindringprüfung - Liquid Die Penetrant) zum Einsatz. Extern werden auch Röntgenuntersuchungen vorgenommen. Die meisten Bauteile werden vor Ort geschliffen, gedreht und gefräst und anschließend zu komplexen Baugruppen zusammengesetzt. In einem neu gebauten, hochmodernen Forschungs- und Entwicklungszentrum werden von gut ausgebildeten Fachkräften bestehende Lösungen getestet und neue Werkstoffe entwickelt. Die Kunden des Unternehmens wissen es zu schätzen, dass Winsert vom Gießen bis hin zur Komplettbearbeitung alle gängigen Fertigungsverfahren bietet und dass alle Teile unabhängig von der Komplexität der Geometrie innerhalb von 3-7 Tagen produziert werden können. Alle Produkte von Winsert überzeugen durch niedrige Kosten und eine lange Lebensdauer und erweisen sich daher als äußerst wettbewerbsfähig.

Stets wird in Winserts Forschungs- und Entwicklungszentrum untersucht, wie verschleißfest ein Werkstoff für die jeweilige Anwendung sein muss und welche sonstigen Leistungskriterien erfüllt sein sollten, damit letztlich der am besten geeignete Werkstoff gefunden und verwendet wird. Dabei wird immer auch auf ein gutes Preis-Leistungsverhältnis geachtet.

Bei fast 40% der Produkte des Unternehmens beginnt der lange Produktionsprozess mit der Prototypenfertigung. Hier werden die einzelnen Teile aus den von Winsert entwickelten Kobalt-, Nickel- und Eisenbasislegierungen hergestellt. Natürlich sind Werkstoffe, die so hohen Qualitätsanforderungen genügen, auch schwer zu bearbeiten. Da die Legierungen verschleißfest sowie hitze- und korrosionsbeständig sind, kommt es bei der Bearbeitung zu starkem Verschleiß an den Werkzeugmaschinen. Und da alle Produkte nach kundenspezifischen Anforderungen gefertigt werden, kann nie auf Standard-Konfigurationen zurückgegriffen werden. Doch bei diesen widerstands- und leistungsfähigen Werkstoffen will man bei Winsert keine Kompromisse eingehen. „Wir können uns nie zurücklehnen oder auf Standard-Fertigungsverfahren zurückgreifen, wie das unsere Wettbewerber tun, die nur herkömmliche Werkstoffe einsetzen“, erklärt Paul Dickinson, zuständig für die Sonderanfertigungen bei Winsert. „Wir müssen mit Gusslegierungen arbeiten, die es mit den hochwertigsten Werkstoffen auf Cobalt- und Nickelbasis aufnehmen können.“

Paul Dickinson, zuständig für die Sonderanfertigungen bei Winsert (links), und Jeff Kubash, Techniker bei Winsert (rechts), erstellen mit ESPRIT eine kundenspezifische Spannvorrichtung zur Unterstützung der 5-Achs-Bearbeitung.

Da die bei Winsert gefertigten Teile oft sehr komplex sind, müssen die für die Erstellung der Gussformen benötigten Werkzeugwege immer wieder neu generiert werden. Denn nur so können Oberflächen mit der erforderlichen Güte erzeugt werden, ohne dass Zeit durch überflüssige Luftschnitte verschwendet würde. Die Maschinenbediener müssen sich darauf verlassen können, dass der generierte G-Code und die Vorab-Simulation die gewünschten Ergebnisse erbringen, da die Programme häufig lange dauern und oft nur ein einziges Teil auf der Grundlage eines G-Codes oder einer Simulation gefertigt wird. Zudem erwarten die Kunden häufig, dass Winsert die bestellten Gussteile innerhalb kürzester Zeit liefert.

Alles in allem sieht sich Winsert immer wieder vor große Herausforderungen gestellt. Daher müssen auch die eingesetzten Maschinen den höchsten Anforderungen genügen. Denn nur so kann sichergestellt werden, dass man schnell auf alle Kundenwünsche reagieren und Produkte fertigen kann, die sowohl funktional als auch hochwertig sind. In der Fertigung stehen daher mehr als 70 selbst konstruierte CNC-2-Achs-Drehmaschinen, drei Miyano-6-Achs-Drehmaschinen der BNE- und BNA-Serie, eine Hurco-3-Achs-Fräsmaschine und ein Vertikal-Bearbeitungszentrum des Typs Kitamura 3XiF. Bereits Ende der 1990-er Jahre, als Winsert noch eine einfache Dreherei war, wurde im Unternehmen erstmals die CAM-Software ESPRIT eingesetzt, denn das System überzeugte durch seine vielen Funktionen, seine Flexibilität und Anpassungsfähigkeit. Auch als das Unternehmen 2009 in die Fräsbearbeitung einstieg, setzte sich ESPRIT nach einem Vergleich mit ähnlichen Softwareprodukten von Wettbewerbern wieder durch.

„ESPRIT war allen anderen Systemen ganz klar überlegen“, erklärt Dickinson. „Wenn wir eine bessere Software gefunden hätten, hätten wir bestimmt gewechselt, denn Produktivität ist das A und O!“

Dank ESPRIT konnte das Unternehmen so manchen Bearbeitungsschritt einsparen und bessere Werkzeugwege erzeugen. Für die 3D-Bearbeitung bot die Software zahlreiche zusätzliche Funktionen und die Erstellung eines sauberen, genauen G-Codes war ohne Weiteres möglich.

„Wie gut ESPRIT tatsächlich ist, zeigt sich auch immer dann, wenn ich mich mit Kollegen aus anderen Firmen unterhalte, die andere Softwarepakete einsetzen. Die berichten mir dann immer, mit welchen Schwierigkeiten sie Tag für Tag zu kämpfen haben und wie frustrierend das Ganze für sie ist“, sagt Jeff Kubash, Techniker bei Winsert und zuständig für die Bearbeitung neuer Produkte. „Meine Kollegen beschweren sich immer, wie zeitaufwendig es ist, den G-Code direkt an der Maschine zu erstellen, und wie wenig vertrauenswürdig sie den Code finden. Das alles sind Schwierigkeiten, die uns dank ESPRIT erspart bleiben.“

Kubash erklärt weiter, dass Winsert dank der besonderen Funktionen, die ESPRIT im Laufe der Zeit entwickelt hat – einschließlich Vorlagen, Werkzeugbibliotheken und gespeicherten Bearbeitungen –den Zeitaufwand für die Frontend-Programmierung deutlich reduzieren konnte. Durch die verbesserte Schrupp- und Fräsbearbeitung sowie eine optimierte 3D-Bearbeitung konnten die Zykluszeiten um bis zu 90 Minuten verkürzt werden. Außerdem ist es mit ESPRIT besonders einfach, immer alle Vorgänge genau im Blick zu behalten und dadurch unnötige Werkzeugwechsel zu vermeiden. In der Vergangenheit war es gerade durch die Werkzeugwechsel immer wieder zu unerwünschten Markierungen am Werkstück gekommen.

Kubash und Dickinson erstellen mit ESPRIT den G-Code für das Vertikal-Bearbeitungszentrum des Typs Kitamura 3XiF.