Dieser Bericht zeigt, welcher Aufwand erforderlich ist, um eine Bohrung von 26 mm Durchmesser und 162 mm Länge in das Grundgehäuse einer ophthalmologischen Spaltlampe einzubringen.
Denn die Bohrung hat es in sich: Die Produktionstechniker von Haag-Streit haben gemeinsam mit URMA und DIHAWAG entschieden, eine spezifische Honwerkzeugtechnologie anzuwenden, um den Honprozess in ein Bearbeitungszentrum zu integrieren.
Die Haag-Streit Gruppe, mit Hauptsitz in Köniz bei Bern, ist ein international tätiges Schweizer Medizintechnikunternehmen auf dem Gebiet der Augenheilkunde.
Basierend auf Virtual Reality bietet die Haag-Streit Gruppe zudem Lösungen und Simulatoren für die medizinische Ausbildung an. Seit über 160 Jahren arbeitet Haag-Streit weltweit eng mit renommierten Wissenschaftlern und Medizinern zusammen.
Thomas Rotzetter (Fachstellenleiter kubische Fertigung, HaagStreit AG): «Wir entwickeln und produzieren medizinische Geräte, wobei Spaltlampen ein Kernsegment bilden.
Diese sind für die Basisuntersuchung der Augen unverzichtbar, und wir positionieren uns damit im Premiumsegment.
Die Basis dieser Spaltlampen bildet sowohl eine hochpräzise Mechanik als auch eine exakte Optik, was höchste Fertigungskompetenzen der Haag-Streit AG erfordert.
Generell ist es unser Ziel, Fertigungsstrategien in der Art weiterzuentwickeln, dass die Bauteile vollständig automatisiert auf einer Maschine bearbeitet werden können.»
Werkstoffe, die bei Haag-Streit vorwiegend bearbeitet werden, sind Aluminium, Messing und Chromstahl.
Eine werkstofftechnische Ausnahme bildet der Kreuzschlitten (Guss) für die Spaltlampen, in dem eine der Referenzachsen integriert ist, die in einem Kugelkäfig läuft.
Dieser Kugelkäfig wiederum wird in der Referenzbohrung im Kreuzschlitten geführt, deren Fertigung sich aufwendig gestaltet und bisher in einem externen Prozess gehont werden musste.
Die Bohrungsanforderungen
Die Bohrung im Kreuzschlitten, in dem der Kugelkäfig läuft, hat einen Solldurchmesser von D = 26 H6, bei einer Länge von 162 mm.
Der bisherige Fertigungsprozess
Stefan Oetliker (AVOR-Programmierung CAM, Haag-Streit AG): «Früher haben wir die Bohrung in einem zusätzlichen Bearbeitungsschritt gehont.
Der Nachteil war, dass der Honprozess auf einer externen Maschine realisiert wurde und nicht in den Hauptprozess integriert war.»
Bernhard von Gunten: «Um den Fertigungsprozess des Kreuzschlittens zu optimieren, suchten wir nach einer Lösung, wie wir die Bohrung mit den entsprechenden Spezifikationen im bestehenden Bearbeitungszentrum komplett bearbeiten können. Wir haben das Gespräch mit Kim Arnold (Senior Sales & Application Engineer, URMA AG) und Dominik Läng (Produktmanager Drehtechnik undTechnischer Verkaufsberater bei DIHAWAG) gesucht und mögliche Lösungen diskutiert.
URMA als auch DIHAWAG sind im Bereich der Bohrungsbearbeitung gut spezialisiert und kennen die Herausforderungen unserer Bauteile, nicht zuletzt, weil wir bereits einige Reibprozesse gemeinsam optimiert haben.»
Dominik Läng fügt hinzu: «Bei solchen Anfragen führen wir gemeinsam mit unseren Partnern eine Machbarkeitsanalyse durch, die auch Testläufe beinhaltet.»
Kim Arnold ergänzt: «Bei einer positiven Machbarkeitsanalyse geben wir im Vorfeld eine Funktionsgarantie im Rahmen des Auftrags ab. Dies beinhaltet unter anderem auch Werkzeugoptimierungen während der Testphase, bis der Prozess stabil läuft.»
Bernhard von Gunten: «Für diese Prozessentwicklung hatten wir etwa zwei Jahre Zeit, allerdings mit Unterbrüchen, weil die Maschine für die Versuche nicht immer zur Verfügung stand. Dies zeigt auf, wie komplex es ist, einen Fertigungsprozess mit sehr hohen Anforderungen an die Oberflächengüte und sehr engen Toleranzfeldern in eine automatisierte Fertigung zu integrieren.»
Honwerkzeuge für den Einsatz in Bearbeitungszentren
Kim Arnold: «Deshalb brachten wir die neue Werkzeug-Technologie ins Spiel. Wir haben diese Werkzeuge in unser URMA-Portfolio integriert, weil sie unser Kompetenzspektrum in der technologischen Tiefe ergänzen.»
Bernhard von Gunten: «Um die Rahmenbedingungen der Fertigungssituation zu umreissen, haben wir die Eckdaten der Bohrung definiert, d.h. sowohl Toleranzfelder, Oberflächengüte, Durchmesser, Form- und Lagetoleranzen, Länge der Bohrung, Werkstoff als auch die maschinentechnischen Spezifikationen.»
Kim Arnold: «Die Entwicklung einer Werkzeuglösung für eine solche Bohrung erfolgt in enger Kooperation der Techniker unseres Kunden und unserer Werkzeugspezialisten sowie den Spezialisten von DIAHON.»
Der neue Fertigungsprozess
Stefan Oetliker: «Honwerkzeuge, die in Bearbeitungszentren eingesetzt werden können, waren für uns neu.»
Läng: «Zuerst kommt das Fest-DornHonwerkzeug (DIAHON FDhone) zum Einsatz, welches für den Passungsdurchmesser verantwortlich ist. Mit einem hydraulisch aussteuerbaren Werkzeug (DIAHON coolEX) werden die Spitzen oberhalb der Plateauoberflächen entfernt, so dass wir aktuell eine Oberfläche von Ra 0.3 und besser erreichen.»
Fazit: 10’000 Bohrungen pro Honwerkzeug – ROI von 18 Monaten
Die Standzeit der beiden Honwerkzeuge liegt bei 10’000 Bohrungen. Bis das Werkzeug vom Hersteller überholt werden muss, vergehen bei dieser Anwendung zwei bis drei Jahre. Durch die lange Standzeit relativieren sich die Anschaffungskosten der Werkzeuge und führen schnell zu einer wirtschaftlichen Fertigung.
Drehen / pdf
Modulare Haltersysteme / pdf
Supermini® und Mini / pdf
Hochhart / pdf
Bohren und Reiben / pdf
Frässysteme / pdf
VHM-Fräswerkzeuge / pdf
