27.10.2021 – Kategorie: Hardware & IT

CAD/CAM-Lösung: Zentrales Tool von der Entwicklung bis zur Fertigung

CAD/CAM-Lösung

Seit 2002 nutzt die Heiligenstädter Reißverschluß GmbH & Co. KG als zentrales System für die Produktentwicklung eine deutsche CAD/CAM-Lösung. Wieso diese heute ein zentrales Tool in der Entwicklung, Konstruktion und Fertigung der Reißverschluss- Experten ist, erläutert dieser Artikel.

CAD/CAM-Lösung: Gegründet wurde die Heiligenstädter Reißverschluß GmbH & Co. KG 1992. Doch sie blickt auf eine Geschichte zurück, die bis ins Jahr 1870 zurückreicht und seit 1935 entwickelt und fertigt man hier Reißverschlüsse. In dieser Tradition produziert Unternehmen heute mit etwa 100 Mitarbeitern über 15.000 Kilometer Reißverschlüsse (Stand 2020). Das sind 38 Prozent des Äquatorumfangs. Die Reißverschlüsse fließen in Bekleidung, Polstermöbel, und Outdoor-Ausstattungen wie Schlafsäcke, Zelte und Planen. Auch Spezielle flammhemmende, wasserabweisende und UV-absorbierende Ausführungen sind verfügbar.

Der Schritt in die CAD/CAM-Welt

Bereits 2002 führte das Heilgenstädter Unternehmen als zentrales System für die Produktentwicklung und Fertigung die CAD/CAM-Lösung Pictures by PC des deutschen Softwareherstellers Schott Systeme ein. Seither treibt der Reißverschluss-Hersteller damit Innovationen voran.

Beispielsweise gehen im Juli 2021 die Kunststoffkrampen-Reißverschlüsse PK0 in Serie. Diese kleinsten im Unternehmen gefertigten Modelle sind speziell für Baby- und Kinderbekleidung konzipiert. Hergestellt aus Polyoxymethylen-POM-Kunststoffen sind sie extrem haltbar und gleichzeitig flexibel. In der Fertigung werden die Zähne direkt auf ein textiles Polyesterband angespritzt. Dabei lassen sich unendlich viele Farbkombinationen bei Tragband und Krampenfarbe anbieten.

Bei allen Produkten der Heiligenstädter ist die CAD/CAM-Software Pictures by PC zentraler Bestandteil der gesamten Produktkonstruktion und -entwicklung, der Werkzeug- und Elektrodenkonstruktion sowie der Bearbeitung.

CAD/CAM-Lösung als durchgängiges System

Bernd Kellner, Leiter der Technischen Entwicklung, erklärt: „Von der Planung, über den Werkzeugbau bis hin zur Serienfertigung setzen wir auf das durchgängige System. Die offene Systemstruktur und die vielen durchdachten Möglichkeiten bei der 3D-Modellierung bieten hier große Vorteile. Besonders auch das Unterlegen von Skizzen und Fotos und auch der Import von Fremddaten lassen keine Wünsche offen“

Der gesamte Konstruktions- und Entwicklungsprozess für die neue PK0-Serie hat 18 Monate gedauert. Der Reißverschluss muss anspruchsvolle Normen erfüllen, besonders die Querfestigkeit ist dabei von großer Bedeutung. Hier muss der Reißverschluss auf einer Länge von einem Zoll einer Kraft von 200 Newton standhalten. Das im CAD/CAM entworfene Produktionsformwerkzeug enthält einen cleveren Gleitabschnitt, der interaktiv ausgetauscht werden kann, um entweder den Reißverschluss-Start-, Mittel- und Endabschnitt zu formen, wodurch ein kontinuierliches Formen unabhängig von der Länge ermöglicht wird.

Präzisionswerkzeug- und Elektrodenfertigung

Die Fräsmaschinen des Herstellers Mazak wurden früher aufwändig manuell programmiert. Vor rund zwanzig Jahren erfolgt dann der Schritt in die CAD/CAM-Welt. Bei immer komplizierter werdenden Produkten wie dem PK0-Reißverschluss sind fortschrittlichen Bearbeitungsstrategien wie trochoidales Hochleistungs-Schruppen (HPC) und Hochgeschwindigkeits-Schlichten (HSC) für das optimale Fräsen von harten Werkzeugstählen und Kupferelektroden unerlässlich. Kellner erklärt: „Ohne eine gute CAD/CAM-Software sind die immer komplexer und schwierig werdenden Konstruktions- und Werkzeugbauprozesse gar nicht mehr möglich.“

CAD/CAM-Lösung
Das Formwerkzeug für den neuen filigranen „PK0“ ermöglicht durch einen austauschbaren für Reißverschluss-Start-, Mittel- und Endabschnitt eine kontinuierliches Formen unabhängig von der Länge des Produktes. Bild: Heiligenstädter Reißverschluß und Schott Systeme.

Beim PK0-Reißverschluss ist jeder Zahn nur 2 Millimeter breit, 3 Millimeter lang und 2,4 Millimeter hoch. Der kleinste Eckenradius an dem Zahn beträgt winzige 0,1 Millimeter, wobei der Spalt zwischen den Krampen rund 0,9 Millimeter beträgt. Mit den von Schott entwickelten Frässtrategien wurden präzise Formen und Elektroden in harten Materialien mit Werkzeugen mit einem Durchmesser von nur 0,2 Millimetern bearbeitet.

Umfassende Unterstützung von Grafikdaten in der CAD/CAM-Lösung

Eine wesentliche Stärke des Heiligenstädter Unternehmens ist es, auf Kundenwunsch die Reißverschlussanhänger nach bestimmten Vorgaben wie Logos und Schriftzügen im Firmenbranding zu fertigen. Die flexible Handhabung der personalisierten Grafiken unterstützt Pictures by PC durch eigenen 2D-Vektorgrafik-Werkzeuge sowie den Import verschiedenster Fremd-Grafikformate wie Adobe Illustrator, Corel Draw, WMF Cliparts, Bitmap-­Vektorisierung. Schriftsetzung und Manipulationen via Truetype und Postscript erfüllen höchste ­typografische Ansprüche in Sachen Kerning, Editierung und Unicode.

Die Bearbeitung des personalisierten 2D-Kundenbrandings auf den 3D-Formen und Elektroden wird durch die vom CAD/CAM erzeugten industriellen Gravier- und Ausspitz- /Fräsbahnen erleichtert. Herr Kellner kommentiert: „Gerade bei Schriftzügen bietet der nahtlose Übergang zum CAM-Modul große Vorteile. So ist es uns problemlos möglich, Logos und Schriftzüge auf Freiformflächen zu projizieren und die Elektroden für das Senkerodieren der Formeinsätze zu fräsen. Ein großer Vorteil beim CAM-Modul sind die vielen Bearbeitungsstrategien, die zur Verfügung stehen“

Meister des Miniatur-Werkzeugbaus

Die Kompetenz der Heiligenstädter Reißverschluß GmbH & Co. KG im Präzisionsformenbau ist durch den Zinkdruckgusspreis 2020 auf der Euroguss in Nürnberg bestätigt worden. Das prämierte Gussteil war ein dekorativer Zinkdruckgusskoffer, der für eine Serie von aus Holz gefertigten Sammlerfiguren hergestellt wurde. Er ist eine maßstabsgetreue Nachbildung und enthält besonders feine Details an beispielsweise den Kofferecken, die verkleinert nur 0,2 Millimeter aus dem Koffergehäuse herausragen.

CAD/CAM-Lösung
„Uhrmacherarbeit“: Mit diesem Zier-Koffer ergatterte der Reißverschlussexperte den Zinkdruckgusspreis auf der Euroguss 2020. Bild: Heiligenstädter Reißverschluß und Schott Systeme.

Um solch feine, hinterschnittene Details ohne Abdruckmarken zu gießen, nutzte das Unternehmen seine CAD/CAM-Lösung, um eine intelligente Werkzeug-Lösung mit schräg fahrendem Auswerfer zu entwickeln, die die hinterschnittenen Bereiche der Kofferecken sowohl formten als auch auswarfen, wodurch mechanische Schieber vollständig entfielen. Die hohe Bearbeitungspräzision der genutzten CAM-Strategien und die daraus resultierende Materialoberfläche – die noch galvanisch vergoldet wurden – hat die Jury mit „Uhrmacherarbeiten“ verglichen.

Kellner kommentiert: „Das Gussteil zeigt eindrucksvoll, dass auch kleinste Stückzahlen für den Zinkdruckguss interessant sind. Alle Leistungen an diesem Projekt haben wir eigens mithilfe von Pictures by PC komplett im Haus gefertigt.“

Die knapp 20-jährige Partnerschaft mit dem CAD/CAM-Anbieter Schott fasst Kellner so zusammen: „Besonders erwähnenswert ist der kostenlose Support – das Unternehmen ist selbst Hersteller der Software und beantwortet alle Fragen zeitnah. Auch die große Anzahl an verfügbaren Standard-Postprozessoren und die problemlose Anpassung sind zu erwähnen. Die Software ist ein Eckpfeiler unseres Erfolges.“

Der Autor Alec Thorne arbeitet im technischen Vertrieb bei Schott Systeme in Gilching bei München.

Lesen Sie auch: CAD/CAM-Software: Wie Schott Systeme das mehrachsige Drehfräsen unterstützt


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