Konstruktion, Simulation, Generatives Design und Digitale Fabrik

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Stefan Steverding Sondermaschinen- und Vorrichtungsbau stellt individiuell angepasste Anlagen her. Das kann eine neue Maschine sein – oder ein besonderes Feature. Bei einem Bearbeitungszentrum für die Walzenlackierung sollen etwa die Walzen automatisch gereinigt werden. Steverding vertraute hier auf leistungsfähige Maschinenelemente.

Trapezgewindespindel: Zu den am häufigsten eingesetzten Veredelungstechniken von ebenen Oberflächen gehört die Walzenlackierung. Damit lassen sich glatte Flächen von Materialien wie Glas, Holz oder Beton im Walzverfahren äußerst effizient und umweltschonend beschichten. Der Lackauftrag auf die Werkstücke kann ein- oder beidseitig über eine rotierende Gummiwalze erfolgen. Dabei regeln die Dosierwalzen exakt die Auftragsmengen. Diese Maschinen sind meist kompakt gebaut und kommen zudem in der industriellen Produktion zum Einsatz.

„Für unsere Kunden entwickeln und fertigen wir Bearbeitungszentren für dieses Verfahren und passen diese an die unterschiedlichen Bedürfnisse unserer Kunden an“, berichtet Martin Wendholt, Konstruktion/Projektleitung bei Stefan Steverding Sondermaschinen- und Vorrichtungsbau GmbH. Das 1994 gegründete Unternehmen bietet Spezialmaschinen für ganz verschiedene Branchen. Wendholt schaut auf das Bearbeitungszentrum. „Eine besondere Anforderung, die wir umsetzen mussten? Die verwendeten Druckwalzen sollen automatisch von Lackrückständen gereinigt werden können. Mit diesem automatisierten Arbeitsschritt spart der Anwender deutlich Zeit.“

Bei allen seinen Entwicklungen setzt Stefan Steverding Sondermaschinen- und Vorrichtungsbau auf ausgewählte Zulieferer. Dazu gehört Indunorm Bewegungstechnik. Das Unternehmen mit Hauptsitz in Duisburg und einem Standort in Stuttgart ist der größte europäische Vertriebspartner des weltweit tätigen Linearführungsherstellers THK. „Wir arbeiten schon seit mehr als 25 Jahren zusammen“, sagt Jörg Breuer, Vertriebsmitarbeiter bei Indunorm, der den Sondermaschinenbauer betreut. „Wir liefern nicht nur die hochwertigen THK-Komponenten, sondern übernehmen auch die technische Beratung vor Ort, wählen für die jeweilige Anwendung die passenden Produkte aus und berechnen die benötigten Spindel- und Führungsgrößen.“

„Um den Bürstenkopf sicher und präzise zu verfahren, haben wir Linearführungen der Baureihe SHS und Kugelgewindetriebe verbaut“, erläutert Breuer. „Kombiniert mit Klemmelementen übernehmen diese Komponenten die Zustellung der Bürsten.“

Die Linearführung SHS mit integrierter Kugelkette zeichnet sich vor allem durch ihre hochpräzisen Führungseigenschaften aus. Dabei hält die Kugelkette die Wälzkörper in einem konstanten Abstand. Die typischen Geräusche durch das Kollidieren und Aneinanderreiben der Kugeln entfallen, sodass sich Geräuschentwicklung und Verschleiß erheblich reduzieren. Die Käfigtaschen in der Kette bilden ein Schmierstoffreservoir zur permanenten Fettabgabe direkt am Wälzkörper. Der Anwender erzielt so sehr lange Nachschmierfristen. Jede Kugelreihe ist in einem Kontaktwinkel von 45 Grad angeordnet. Deshalb verfügt die Baureihe über gleichmäßige Tragzahlen in allen Hauptrichtungen: radial, gegenradial und tangential. „Die Linearführungen lassen sich universell einsetzen“, beschreibt der Indunorm-Experte.

Zudem lässt sich der Führungswagen mit einer Vorspannung beaufschlagen, um die Steifigkeit zu erhöhen. Somit ermöglicht dieser Typ eine hochgenaue und stabile Linearbewegung. Auch bei der Montage überzeugt die Komponente. Denn wegen der X-Anordnung der vier Kreisbogenlaufrillen mit Zwei-Punkt-Kontakt kompensiert der Führungswagen eventuelle Auswirkungen von Montagefehlern auf die Laufgenauigkeit selbst unter Vorspannung.

Der Kugelgewindetrieb ist ein Antriebselement, das aus der Kugelgewindetriebspindel, der Kugelgewindetriebmutter mit Kugelrückführsystem und den Kugeln als Wälzelementen besteht. Zwischen Spindel und Mutter bewegen sich Kugeln in den Laufbahnen des Gewindes. Im Rückführkanal der Spindelmutter gelangen die Kugeln wieder zum Ausgangspunkt und schließen somit den Bewegungskreislauf. „So können Drehbewegungen wie die Rotation eines Motors in geradlinige Bewegungen umgewandelt werden“, beschreibt Breuer. „Kugelgewindetriebe kommen zum Einsatz, wenn große Dynamik, hohe Präzision, lange Einschaltdauer und geringes Spiel gefordert sind.“

Um den Reitstock zu verstellen, verbaute Steverding neben den Linearführungen SHS auch Trapezgewindespindeln von THK. „Die Trapezgewindespindel wird aus der Trapezgewindemutter und dem Trapezgewindetrieb gebildet“, erklärt Breuer. Beim Trapezgewinde hat das Profil der Gewindegänge die Form eines gleichschenkligen Trapezes. Die dickeren Gewindegänge können größere axiale Kräfte übertragen. „Zum Einsatz kommen sie insbesondere in einfachen und preiswerten Anwendungen, bei denen es weniger auf Präzision als auf mehr Kosteneffizienz ankommt. Damit spart der Kunde bei dieser Anwendung Kosten, ohne an Qualität einzubüßen.“

Herausforderungen? „Aufgrund der Spindellänge mussten wir die Bauteile bei dieser Anwendung mehrfach unterstützen. Aber das war für Indunorm kein Problem“, sagt er. Mit diesem Feature hat der Sondermaschinenbauer nun ein komplettes Bearbeitungszentrum mit einer Alleinstellung auf dem Markt gebracht. „Ohne einen Partner wie Indunorm und den THK-Komponenten wäre das nicht so reibungslos möglich gewesen“, ist sich Wendholt sicher. „Doch es geht nicht nur um einzelne Bauteile, uns ist das Komplettpaket wichtig. Von unseren Partnern erwarten wir die technische Kompetenz in allen Bereichen, eine ausgezeichnete Qualität und eine zuverlässige Lieferperformance.“

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