Wir forschen für den Mittelstand.
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Wir forschen für den Mittelstand.
Schleifblog Haas Sonderdruck Prof. Dr.-Ing. Harald Goldau (Hochschule Magdeburg-Stendal) im Schleifblog-Interview „Wir forschen für den Mittelstand.“ 25. März 2015 Gefragter Experte: Prof. Dr.-Ing. Harald Goldau (Hochschule Magdeburg-Stendal). © Foto: Kraas & Lachmann „Wir kümmern uns um die Produktionstechnik und sind Technologiebrücke für mittel ständische Unternehmen“. Das Industrielabor „Innovative Fertigungsverfahren“ genießt seit vielen Jahren einen exzellenten Ruf auf dem Gebiet der Finish- und Reibschweißtech nologie. Prof. Dr.-Ing. Harald Goldau, Prorektor für Forschung, Entwicklung und Technologie transfer der Hochschule Magdeburg-Stendal, leitet das IL IFV. Anlässlich einer Fachtagung zum Thema Schleiftechnologie und Feinstbearbeitung haben wir Professor Goldau zu einem Interview getroffen. Schleifblog: Herr Professor Goldau, wie ist Bitte erklären Sie unseren Leserinnen und das Selbstverständnis Ihres Instituts? Lesern den Arbeitsschwerpunkt des IndusProfessor Goldau: Das Institut Maschinenbau trielabors „Innovative Fertigungsverfahren“ der Hochschule Magdeburg-Stendal versteht (IL IFV). sich als Dienstleistungs- und Entwicklungspart- Einer unserer Forschungsschwerpunkte ist die ner mittelständischer Unternehmen der Auto- Endbearbeitung von Bauteilen mit dem Ziel, mobilindustrie, deren Zulieferer, der Medizin- möglichst nahe an die ideale, an die funktionstechnik und der Armaturenindustrie. Uns ist gerechte Oberfläche heranzukommen. Denn: sehr daran gelegen, gerade auch Unternehmen, definiert strukturierte, form- und maßhaltigere die selbst keine ausreichenden Möglichkeiten Oberflächen führen zu weniger Reibung, besserer für eine praxisorientierte Forschung haben, Funktionsfähigkeit und weniger Energieverlust. das richtige Know-how und die optimale tech- Dies gilt für die Gleitflächen eines Knieimplantats nische Ausstattung anzubieten. Das heißt, wir ebenso wie für Dichtflächen an Armaturen und forschen für den Mittelstand. der Einspritztechnik im Motorenbereich. 1 · www.schleifblog.de Wir sind ein Institut mit starkem Praxisbezug, das bedeutet, dass wir uns hauptsächlich um die Produktionstechnik regionaler und auch überregionaler Industriebetriebe kümmern. Wir wollen mit unserer Arbeit die Produktionstechnik unserer Industriepartner verbessern. Im Besonderen rücken wir dabei die Endbearbeitung, die Präzision in den Mittelpunkt, wobei wir in Entwicklungsansätzen natürlich immer den Prozess als Ganzes im Auge haben. Das heißt, mit dem Rohling fängt der Prozess an und wir wollen am Ende einen ökonomisch und technisch guten Gesamtprozess für unsere Auftraggeber entwickeln. Sei es zur Herstellung einer Armatur oder zum Schleifen eines Implantats. Wie müssen wir uns die Arbeit Ihres Teams vorstellen? Nehmen wir ein Bauteil aus der Automobilindustrie. Wir haben zum Beispiel ein Projekt mit einem Hersteller von Gelenken und Verschiebegelenken. DieseVerschiebegelenke der neuesten> Haas Schleifmaschinen GmbH · Adelbert-Haas-Straße 1 · 78647 Trossingen Generation sollen deutlich leichter und kleiner werden und müssen höhere Drehmomente aufnehmen. Wir kündigen dem Kunden an, mit speziellen Endbearbeitungsverfahren und modifizierten Werkstoffen, angepassten Geometrien und Oberflächen dieses Ziel zu erreichen. Dabei legen wir besonderen Wert auf die Endbearbeitung dieser Gelenke. Wie heute noch vielfach üblich, wird bei diesen Teilen noch keine Feinstbearbeitung als Endbearbeitung durchgeführt. Die Endbearbeitung durch Finishen (Superfinish, Microfinish) ist hier der Schlüssel zum Erfolg. Wir zeigen dem Kunden prototypisch Wege auf, dieses Ziel zu erreichen. Wir glauben, dass man dieses Verschiebegelenk allein mittels neuer Finish-Technologien deutlich verbessern kann. Diesen Prozess zu entwickeln, das sehen wir dann als unsere Aufgabe an. Ein anderes Beispiel sind die Einspritzsysteme der neuesten Generation, die heute sehr hohe Anforderungen an Dichtheit und Belastbarkeit stellen. Damit gehen sehr hohe Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit des Bauteils einher. Wir entwickeln die Technologie, wie mittels neu- und weiterentwickelter Finishverfahren die Dichtflächen der Zukunft wirtschaftlich herzustellen sind. In der Medizintechnik arbeiten wir an Projekten, bei denen es um die Verbesserung der Gleitflächen geht. Diese Gleitflächen, zum Beispiel am Knieimplantat, sind streng genommen Lager. Und bei diesen Lagern wollen wir die tribologisch optimale Oberfläche herstellen, damit der Träger des Implantats beschwerdefrei seinem Alltag nachgehen kann. Wir sehen uns gerade bei der praxisorientierten Entwicklung neuer Endbearbeitungstechnolo gien, wenn man so will, als Innovationstreiber. Dabei ist die Bearbeitung die eine Fassette, das Messen und Bewerten der Oberfläche sind weitere Herausforderungen. Wie ist Ihr Institut mit Fertigungstechnik ausgestattet? Wir konzentrieren unsere Fertigungstechnik zur Präzisionsbearbeitung in einer Laborhalle von 200 m². Hier befindet sich unser Forschungsumfeld mit den hochgenauen Maschinen. Eine Hembrug-Hartdrehmaschine, eine Multigrind® Fünfachs-Schleifmaschine von Haas, dann eine komplett servoelektrisch betriebene Reibschweißmaschine, die wir selbst entwickelt haben. Dazu kommen Sonder maschinen im Bereich Finish-Technologie; das sind Maschinen, die von uns nochmals speziell „aufbereitet“ wurden. Und natürlich Messsysteme, zum einen mit taktiler Koordinatenmesstechnik, zum anderen mit optischer Messtechnik. Letztere liegt uns besonders am Herzen, da man aus dem Informationsgehalt einer 3D-Darstellung viel mehr Informationen ableiten kann. Wir bekommen mit der optischen Messtechnik sehr schnell gezielte Aussagen zu aktuellen Prozesszuständen, die wir dann zur Verfahrensverbesserung nutzen. Warum eine Schleifmaschine von Haas, und wozu wird die Multigrind® CA bei Ihnen eingesetzt? Wir wollten eine Schleifmaschine haben, mit der wir Präzisionsbauteile herstellen können, wie sie in der Medizintechnik Verwendung finden. Forschen für den Mittelstand im Industrielabor „Innovative Fertigungsverfahren (IL IFV) Haas Schleifmaschinen GmbH · Adelbert-Haas-Straße 1 · 78647 Trossingen Nach einer gründlichen Marktrecherche sind wir zu dem Schluss gekommen, dass wir mit der CA von Haas bestens bedient wären, wenn wir sie uns leisten könnten. Uns war klar, dass unsere Arbeit im obersten Präzisionssegment nur mit einem High-End-Schleifzentrum möglich sein würde. Entsprechend haben wir dann alle Hebel in Bewegung gesetzt, um diese Investition zu ermöglichen. Nichtsdestotrotz haben wir gesagt, diese Haas-Maschine, so wie sie da steht, reicht in Standardausführung für unsere Forschung nicht aus. Warum? Jeder Finish-Prozess ist ein kraftgeregelter Prozess und dazu müssen die Kräfte zunächst gemessen werden können. Wir haben mit Haas gesprochen und sie gebeten, die Spindeleinheit so zu modifizieren, dass die Kräfte, die beim Schleifen und Finishen auftreten, direkt gemessen werden – mit dem Ziel, mit Hilfe dieser Messwerte und Erkenntnisse eine neue Verfahrensvariante zu entwickeln, die „Verfahrenskombination Schleifen-Finishen“. Wir haben den Leuten von Haas gesagt, wie wir die piezogesteuerte Kraftsensorik integriert haben wollen, und Haas hat das dann auch hervorragend umgesetzt. Die Kräfte werden heute zur servoelektrischen Kraftregelung für den Finishprozess auf der Schleifmaschine genutzt! Und mit dieser Haas-Maschine bearbeiten Sie nun… Bauteile aus der Medizintechnik, der Automobiltechnik und der Armaturenindustrie.Wir haben die Haas-Maschine auch schon zum Rührreib-Schweißen benutzt. Wir verbinden damit zum Beispiel Aluminiumbleche. Sicherlich keine Standard-Anwendung. Wir setzten die Haas-Maschine deshalb dafür ein, weil die Kraftregelung gut funktioniert. Für uns ist das ein schöner Nebeneffekt, dass wir die Haas-Maschine auch für Grundlagenversuche kraftgeregelter Prozesse nutzen können. Gehen wir mal davon aus, dass Rührreib-Schweißen in Zukunft keine Hauptanwendung eines Hightech-Schleifzentrums sein wird. Was muss eine Schleifmaschine zukünftig können, auch im Hinblick auf Industrie 4.0? Mit der modernen Maschinensteuerung wachsen wir automatisch in Anforderungen, die uns von der Industrie 4.0 gestellt werden, hinein. Wir geben der Mechanik durch die immer besser werdende Steuerungstechnik und die digitale Antriebstechnik mehr und mehr sensorische Funktionen. Es wird darauf hinauslaufen, dass wir die Maschine mit der neuen Steuerungstechnik intelligenter machen und höhere Sensibilität in die Anlagen integrieren. Im High-End-Bereich, wo einfach noch mehr Präzision gefragt ist, werden uns zukünftig piezogesteuerte Kraftsensoriklösungen bei der Entwicklung neuer, besserer Bearbeitungs www.schleifblog.de · 2 Haas Sonderdruck prozesse helfen. Die Vernetzung von Industrieanlagen in einem Betrieb und von Betrieben untereinander wird an Bedeutung gewinnen. Beim Programmaustausch, der Instandhaltung und Fehlerdiagnose wird die Verantwortung der Maschinenhersteller und Softwareentwickler deutlich wachsen. Nun wird aber nicht jeder Anwender solche Anforderungen stellen, wie wir sie jetzt bei den Haas-Maschinen haben. Deshalb legen wir einen weiteren Schwerpunkt auf die Entwicklung präziser und stabiler Prozesse im Standardbereich. Wenn Sie an die Oberflächengüten der Werkstücke denken, die immer besser werden sollen, wohin geht die Entwicklung? Besser will ich nicht unbedingt sagen, sondern tribologisch passender! Es geht also nicht um feinere oder bessere Oberflächen, sondern um Oberflächen, die tribologisch so beschaffen sind, dass sie die späteren Funktionen am Bauteil bestens erfüllen und hierzu sind sehr konstante technologische Bedingungen abzusichern und sehr enge Qualitätsparameter einzuhalten. Das bedeutet, dass Sie alle Einzelelemente eines Prozesses, also Werkzeug, Spannmittel, Werkstück, Kühlmittel und alle Randbedingungen in Summe so auswählen oder optimieren, dass Sie die Funktionsfläche hinbekommen. Haas-Schleifmaschine Multigrind® CA mit piezogesteuerter Kraftsensorik am IL IFV heilmittel in der Fertigung gesehen werden. dem Werkstoff eine definierte Geometrie und Machen 3D-Drucker Werkzeugmaschinen und bestimmte Basiseigenschaften. Die FunktionsSchleifmaschinen irgendwann überflüssig? eigenschaften kommen aber erst mit der BeDie vielfaltigen Technologien der 3D-Drucker schichtung und vielleicht noch mit einer zubereichern die Möglichkeiten der Fertigungs- sätzlichen Nachbearbeitung der Beschichtung. technik gerade bei der Herstellung kompleWir sprachen von der Rolle der Steuerung xer Werkstücke. Ich spreche hier lieber von Wie sehen Sie den deutschen Werkzeug- und der Maschine, von der intelligenten Steu- 3D-Formgebung, statt vom 3D-Drucken. Für Schleifmaschinenbau im internationalen erungstechnik. Wie sehen Sie die Rolle der die Entwicklung einer geeigneten Prozessket- Vergleich? Software in der Zerspanung oder beim te vom Rohteil zum Fertigteil nach Zielgrößen In unseren Laboren des Instituts für MaschiSchleifen? wie Fertigungsqualität, -zeit und -kosten sowie nenbau arbeiten wir nur auf PräzisionsmaschiDie Software entscheidet in der modernen Ressourceneffizienz werden die Werkzeugma- nen aus Europa. In den Ausschreibungen für Werkzeugmaschine mit digitaler Antriebs- und schinen für die Hauptverfahren Drehen, Frä- unsere Werkzeugmaschinen wurden höchste Steuerungstechnik sowie integrierter Senso- sen/Bohren und im Besonderen Schleifen ihre Ansprüche an Präzision und Flexibilität gerik und Aktorik entscheidend, wie den Kun- dominante Rolle behalten. stellt, die teilweise über den Stand der Technik denwünschen entsprochen werden kann. Die Wir sind meines Erachtens noch weit da- hinausgehen. Diesem Anforderungsprofil stellt Hardware, also gevon entfernt, dass das sich nur eine sehr begrenzte Anzahl von Mawissermaßen alle 3D-Drucken in Bezug schinenherstellern. Grundkomponenten Die Hardware ist die Basis auf die Werkstoffauswahl, der Werkzeugmaschi- für den soliden Maschinen- die Genauigkeiten und Aus meiner Sicht besitzt der deutsche Werkne, sind die Basis für Oberflächenqualitäten zeugmaschinenbau eine gute Spezialisierung, den soliden Maschi- bau, aber die Software spielt unsere Ansprüche durch- eine hohe Innovationskraft, ist verlässlich und nenbau, aber die Soft- eine immer wichtigere Rolle. gehend erfüllen kann. hervorragend vernetzt und bringt ein außergeware spielt immer Das 3D-Drucken ist eine wöhnliches Erfahrungspotenzial auch mit Blick mehr eine wichtige weitere Technologie mit in die Zukunft mit. Die ökonomischen Zahlen Rolle. Erst mit der Software kommt die Intelli- einem überschaubaren Anwendungspotential, sprechen ebenso für die Stärke des Werkzeuggenz in die Maschine, sei es in ein Dreh- oder die aber die spanabhebenden Bearbeitungsver- maschinenbaus. Fräsbearbeitungszentrum, eine Sondermaschi- fahren nicht ablösen wird. Wir als Hochschule arbeiten sehr angenehm und erfolgreich mit Betrieben der Werkzeugne, wie eine Reibschweißmaschine, oder ein Schleifzentrum. Zum Gesamtkomplex Software Wie sehen Sie die Entwicklung bei den Werk- maschinenindustrie und ihren Anwendern in gehören für mich: die Konstruktions-Software, stoffen in der Zerspanung? Netzwerken zusammen. die Schleif-Software, die Bedien-Software, die Hier sind drei Tendenzen zu erkennen. Verstärkt Ich sehe den Maschinenbau in Deutschland als Qualitätssicherungs-Software und die Aus- müssen Werkstoffe mit höheren Härten und Fe- eine maßgebliche und sehr innovative Branche, wertungs- und Dokumentations-Software. Die stigkeitseigenschaften bearbeitet werden; dann die immer wieder hervorragende neue TechnoloSoftware soll, überspitzt formuliert, der Ma- fordern Verbundwerkstoffe neue Bearbeitungs- gien und Produkte hervorbringt. Deshalb ist auch schine das Denken und Fühlen ermöglichen. technologien, und drittens werden Beschich- die technologische Zusammenarbeit zwischen tungen auf Oberflächen eine Erweiterung ihres den Werkzeugmaschinenherstellern und den AnVon der Software ist es nicht weit zu den Funktionsumfangs erfahren. Das heißt für das wendern zur Weiterentwicklung der Kombinati3D-Druckern, die zurzeit gerne mal als All- Endbearbeitungsverfahren: zunächst gibt man onsbearbeitung Schleifen-Finishen so wichtig. > 3 · www.schleifblog.de Haas Schleifmaschinen GmbH · Adelbert-Haas-Straße 1 · 78647 Trossingen Messtechnik vom Feinsten am IL IFV. Wenn wir von der Innovationskraft und Leistungsfähigkeit des deutschen Maschinenbaus sprechen, wie sehen Sie den Abschied vom weltweit renommierten „Diplom-Ingenieur Made in Germany“ zum Bachelor oder Master? Eigentlich glaube ich nicht, dass uns die beiden Abschlüsse Bachelor und Master, die ja so neu nicht mehr sind, generell stören. Die Menschen, die den Beruf Ingenieur ergreifen wollen, sind ja die gleichen. Wir wissen, dass der Masterabschluss der Qualifikation des Diploms praktisch nicht nachsteht. Wir wissen, dass die Bachelor-Ausbildung kürzer ist und damit mehr Verantwortung in Sachen Ausbildung bei den Betrieben liegt. Das wird im Bologna-Prozess gefordert und wir müssen uns den gesamteuropäischen Bedingungen anpassen. maschine im Fokus? Vor 80 Jahren hat das Hartmetall einen sprunghaften Anstieg an Produktivität und Qualität gebracht, seit 35 Jahren und bis heute sind es Werkzeugbeschichtungen. Beim Schleifen waren es die Hochleistungsschneidstoffe Diamant und CBN und angepasste Werkzeugschleifscheiben. Heute sprechen wir von maßgeschneiderten Werkzeugen, zugeschnitten für Technologien und Prozesse. Der Schneidstoff muss sich im Zusammenspiel von Werkzeugmaschine, Spannmittel, Werkstück, Werkzeug sowie Zerspanungshilfsstoff und Randbedingungen erfolgreich einsetzen lassen. Eine Aufgabe, die den Ingenieur vor 100 Jahren gefordert hat und dies in gleicher Weise heute noch tut. Viel wichtiger ist es meines Erachtens, dass wir am Standort Deutschland unseren Hochschulen eine solide Grundfinanzierung geben und durch eine gute Forschungs- und Entwicklungspolitik Was machen Sie, wenn Sie sich mal nicht mit die Potenziale der Hochschulen, Betriebe und der optimalen tribologischen Oberfläche Einrichtungen gut vernetzen. Wir sollten unser beschäftigen? Wo finden Sie Ausgleich und technisches Niveau nicht an den Begriffen Ma- Inspiration? Ausgleich zum Beruf finde ich zum einen in ster, Bachelor oder Diplom festmachen. meiner Familie, zum anderen beim Sport: beim Kommen wir noch mal zum Thema Innova- Laufen, Schwimmen oder Radfahren. Ich muss tionen? Welche Ingenieurleistungen in den aber auch ganz ehrlich sagen, dass die Arbeit letzten 100 Jahren bewundern sie als Ingeni- in gewisser Weise ein Hobby für mich ist, über eur ganz besonders? die Weiterentwicklung und Verbesserung von Ich möchte mich auf den Bereich Zerspanung Prozessen, Maschinen und Anlagen denke ich konzentrieren: Mit der Entwicklung der gerne nach. Schneidstoffe entstanden und entstehen immer neue Herausforderungen. Muss der Schneid- Herr Professor Goldau, wir danken Ihnen für stoff mehr können oder steht die Werkzeug- das Gespräch! Wie erzielt man bei der Endbearbeitung von Bauteilen eine möglichst ideale funktionsgerechte Oberfläche, die in der Konsequenz zu weniger Reibung, besserer Funktionsfähigkeit und weniger Energieverlust führt? Mit dieser und ähnlichen Forschungsfragen befassen sich Professor Goldau und seine Kolleginnen und Kollegen im Industrielabor „Innovative Fertigungsverfahren (IL IFV) an der Hochschule Magdeburg-Stendal. www.hs-magdeburg.de Haas Schleifmaschinen GmbH · Adelbert-Haas-Straße 1 · 78647 Trossingen www.schleifblog.de · 4