Technologie trifft Fertigungstiefe Wie die Zimmer Group komplexe Bauteile komplett inhouse realisiert 

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In einem aktuellen Projekt zeigt die Zimmer Group, wie sie den gesamten Herstellungsprozess eines komplexen Sensorbauteils für einen Vibrationsgrenzschalter vollständig inhouse realisiert. Mit ihrem Ansatz „Alles aus einer Hand“ beweist das Unternehmen, wie interdisziplinäres Know-how zu exzellenten Ergebnissen führt.

Die spezifischen Anforderungen des Kunden standen von Beginn an im Mittelpunkt: Die Schwinggabel musste nicht nur hochpräzise, sondern auch kosteneffizient in Serie gefertigt werden. Gleichzeitig erforderte die komplexe Geometrie des Bauteils innovative Lösungen. Traditionelle Zerspanungsverfahren stießen schnell an ihre Grenzen – sei es aufgrund hoher Kosten, langer Fertigungszeiten oder der begrenzten Möglichkeiten, komplexe Geometrien und enge Toleranzen zu realisieren. Die Entscheidung fiel auf die innovative Metallpulverspritzguss-Technologie (Metal Injection Molding – MIM). Dieses Verfahren erlaubt es, metallische Bauteile mit komplexen Geometrien und engen Toleranzen in großen Stückzahlen wirtschaftlich herzustellen. Doch damit war die Herausforderung noch nicht gelöst: Um den gesamten Prozess effizient und nahtlos umzusetzen, waren präzise abgestimmte Prozessschritte, modernste Technologie und interdisziplinäre Expertise gefragt.

Lösung: interdisziplinärer Prozess 

Die Umsetzung des Kundenauftrags basiert auf einer nahtlosen Prozesskette, die alle Schritte der Fertigung – von der Konzeption bis zum finalen Produkt – unter einem Dach vereint. Das Projekt begann mit der Entwicklung und der Konstruktion des Spritzgusswerkzeugs. Durch die langjährige Erfahrung der Zimmer Group im Werkzeugbau konnte sichergestellt werden, dass die Anforderungen an Präzision auch bei komplexen Geometrien erfüllt wurden. Diese Werkzeuge bilden wie bei allen Spritzgussverfahren die Grundlage des MIM-Verfahrens. Der Feedstock, ein Gemisch aus feinsten Metallpulvern und einem Kunststoffanteil, wird in einer Spritzgussmaschine plastifiziert und in das Werkzeug gespritzt. So entsteht das sogenannte „Grünteil“, das bereits die endgültige Form des Bauteils vorgibt.

Automatisierte Werkstückentnahme 

Bei aufwändigen Verfahren wie MIM stehen automatisierte Prozessschritte im Fokus, um die Gesamtproduktion möglichst effizient zu gestalten. Die Zimmer Group setzt hier den hausintern entwickelten und mobilen Roboter ZiMo ein. ZiMo zeichnet sich durch seine kompakte Bauweise aus und ermöglicht durch seinen modularen Aufbau einen flexiblen Einsatz an verschiedenen Maschinen. Die kurzen Umrüstzeiten machen ihn zu einer idealen Lösung für dynamische Fertigungsumgebungen. Ausgestattet mit einem Zimmer Group-Standardgreifer der Serie GP und speziellen, temperaturstabilen 3D-gedruckten Komponenten, kann ZiMo die heißen Grünteile sicher greifen, ohne ihre empfindliche Struktur zu beschädigen. Dies erhöht die Effizienz und reduziert die Fehleranfälligkeit.

Katalytische Entbinderung und Sintern 

Der nächste Schritt ist die Entfernung des Binders im Grünteil. Beim katalytischen Entbindern werden die empfindlichen Schwinggabeln im speziellen Ofen rauchender Salpetersäure ausgesetzt, die den Kunststoffbestandteil des Feedstocks rückstandsfrei verbrennt. Übrig bleibt das sogenannte Braunteil mit einer porösen Struktur. Im Sinterofen werden die Braunteile zunächst thermisch entbindert und anschließend bei Temperaturen von circa 1.350 Grad Celsius verdichtet. Dabei schwindet das Bauteil um etwa 17 Prozent und erreicht eine Dichte von über 97 Prozent der theoretischen Materialdichte.

Perfektion durch Nachbearbeitung 

Nach Abschluss des Sinterprozesses werden die Bauteile in einer Zerspanungsmaschine nachbearbeitet. Hier kommt erneut ZiMo zum Einsatz, um die Werkstücke automatisiert zu bestücken und zu entnehmen. Dank des modularen Aufbaus lässt sich ZiMo schnell umrüsten und an verschiedenen Maschinen einsetzen. Die Vielseitigkeit der Roboterzelle, inklusive glasfaserverstärkter 3D-gedruckter Komponenten und präzisem Drei-Backen-Zentrischgreifer der Serie GPD5000, sorgt für eine effiziente und genaue Nachbearbeitung der Schwinggabeln.

Ergebnisse und Vorteile

Das Ergebnis des Projekts sind hochpräzise Schwinggabeln, die alle Anforderungen des Kunden erfüllen und durch ihre Qualität und Kosteneffizienz überzeugen. Dank der nahtlosen Integration aller Prozessschritte konnte die Zimmer Group nicht nur die Entwicklungszeit erheblich verkürzen, sondern auch die Produktionskosten reduzieren. Besonders hervorzuheben ist die Fertigungstiefe, die es ermöglicht, alle relevanten Technologien unter einem Dach zu vereinen.Die Kombination aus innovativen Technologien wie MIM und 3D-Druck, flexiblen Automatisierungslösungen und der Möglichkeit, alle Prozessschritte inhouse zu realisieren, macht die Zimmer Group zu einem unverzichtbaren Partner in der industriellen Fertigung.

Maßgeschneiderte Lösungen

Maßgeschneiderte Lösungen für die Industrie von Zimmer Systems

Umfassende Kompetenzen und jahrzehntelanges Know-how 

Neben den Technologien MIM und 3D-Druck verfügt die Zimmer Group über umfassende Kompetenzen in Elastomertechnik und Kunststoffspritzguss sowie über jahrzehntelanges Know-how in den Komponentenbereichen der Maschinen-, Dämpfungs-, Klemm- und Bremstechnik bis hin zu komplexen Systemen. Dies ermöglicht maß­geschneiderte Lösungen für unterschiedlichste Branchen wie Automobilindustrie, Pharma- und Laborbetriebe oder hochspezialisierte Logistiklösungen. Die Fähigkeit, auf diese breite technologische Basis zurückzugreifen, garantiert eine hohe Fertigungstiefe und ein Höchstmaß an Flexibilität und Inno­vationskraft.Zukunftspotenziale zeichnen sich insbesondere im Bereich der additiven Fertigung ab. Über das Metal-Extrusion-Verfahren (MEX) lassen sich metallische Bauteile mithilfe von 3D-Druck fertigen. Zahlreiche neue Anwendungen in der Prototypenfertigung, Baugruppenoptimierung oder Kleinserienproduktion sind denkbar und können die Verfahrenstechnik weiter revolutionieren. Die Zimmer Group ist bereit, diesen Weg weiterzugehen und ihre Kunden mit innovativen Lösungen zu unterstützen. Ein klarer Vorteil für alle, die auf der Suche nach einem Partner sind, der Kompetenz, Innovation und Qualität vereint.

Margot Johanna Pompe ist Teamlead Digital  Solution bei der Zimmer Group.