Interview mit Dr. Dirk Sellmer von MAPAL

Phillip Paul 20. Juli 2015 0
Interview mit Dr. Dirk Sellmer von MAPAL

Die MAPAL Dr. Kress KG – ein mittelständisches Familienunternehmen – gehört seit Jahrzehnten zu den führenden Anbietern von Präzisionswerkzeugen. Mit einem starken Fokus auf der Feinbearbeitung ist MAPAL weltweit der große Spezialist für innovative Bearbeitungslösungen höchster Qualität, Präzision und Wirtschaftlichkeit. Seit Firmengründung durch Dr. Georg Kress im Jahre 1950 hat MAPAL eine rasante Entwicklung genommen. Die Spezialisierung auf die leistengeführten Einschneiden-Reibahlen wurde durch Erweiterung des Produktprogramms und die Ausweitung der MAPAL Gruppe zu einer Spezialisierung für die komplette Bearbeitung von kubischen Bauteilen. Qualität, enger Kundenkontakt und ein frühzeitiges Reagieren auf Entwicklungen und Anforderungen des Marktes sind die Erfolgsrezepte von MAPAL.

Im Interview mit Dr. Dirk Sellmer, Entwicklungs- und Versuchsleiter bei MAPAL, gibt es spannende Einblicke zum Unternehmen, das jetzt auch auf die additive Fertigung setzt.

3D-Drucken.de: Sie sprechen beim neuen Schneidplattenbohrer QTD von einer Weltneuheit. Welches ist der Kern dieser Innovation?

Dr. Dirk Sellmer: Die Innovation basiert auf zwei Aspekten: Einerseits dem Einsatz additiver Fertigungstechnologie für hochpräzise Bohrer und anderseits einem neuartigen Kühlkonzept.

3D-Drucken.de: Was bedeutet das konkret?

Dr. Dirk Sellmer: Mit lasergeschmolzenen Schneidplattenbohrern können wir eine gewendelte Kühlung einsetzen. Dies ermöglicht höhere Kühlleistungen durch höheren Kühlmediendurchfluss. Und es gelingt uns, kleinere Bohrer anzubieten, also die Produktpalette nach unten zu erweitern.

3D-Drucken.de: Beschreiben Sie dieses Kühlkonzept bitte.

Dr. Dirk Sellmer: Das gewendelte Kühlkonzept ermöglicht eine höhere Kühlleistung. Im Vergleich zur bisherigen, zentralen Kühlmittelführung mit Ypsilon-Umlenkung erzielt eine gewendelte Kühlmittelführung einen um 100% gesteigerten Kühlmitteldurchfluss. Es ergibt sich zudem eine erhöhte Kernstabilität durch parallel zur Spannut verlaufende Kühlmittelkanäle. Im Rahmen der Entwicklung kamen wir auf neue Kühlkanalprofile. Sie weichen von der üblichen Kreisform leicht dreieckig ab. In Versuchen ermittelten wir, dass die Wahl eines solchen Querschnitts die Durchflussmenge um 30 % steigert. Der Volumenstrom im Bohrer ist um das 1,6 fache bis 2 fache größer als bei konventionell gefertigten Werkzeugen. Quasi nebenbei wurde es nun möglich, Bohrer mit kleineren Durchmessern anzubieten.

3D-Drucken.de: Was sind die wesentlichen Anforderungen an einen Präzisionsbohrer?

Dr. Dirk Sellmer: Der ideale Bohrer ist außen sehr hart und innen weist er eine gewisse Elastizität auf. Beim Laserschmelzen ist es ja möglich, selektive Dichten zu generieren und dann anschließend die Oberfläche mittels Wärmebehandlung zu härten und – bei Bedarf – im Inneren eine zelluläre oder Waben-Struktur zu entwerfen. Dies ermöglicht duktile Leichtbaulösungen und E-Module, die wir konventionell so nicht herstellen können. Im Detail ist eine Fertigung nach dem „Hülle-Kern-Prinzip“ für uns enorm wichtig. Dabei wird zunächst der Kern eines Schneidplattenbohrers mit dem Kühlsystem, welches auf dem konventionellen Schaft aufgesetzt ist, aufgebaut. In einem zweiten additiven Durchgang wird die Außenhülle mit höheren Dichten aufgebaut. Dies kommt dem Ideal eines Bohrers – außen hart und innen weich – nahe. Wir verbinden also Duktilität mit hohen Zugfähigkeiten und hoher Härte. Natürlich wird das fertige Bauteil dann noch gehärtet, also wärmebehandelt. Wir verwenden dazu ein Vakuum-Härteverfahren.

3D-Drucken.de: Mapal setzt auch bei Außenreibahlen auf additive Konstruktion. Was bringt dies in der Praxis?

Dr. Dirk Sellmer: Für diese rotativen Werkzeuge bestimmen Gewicht und Unwuchten die Leistungsmerkmale aufgrund der Massenträgheit. Additiv gefertigte Außenreibahlen können um rund 50 % und mehr leichter sein. Vor allem aber können sie mit Hohlräumen, die wir „Wuchtprofile“ nennen, ausgestattet werden. Dies erlaubt geringere Unwuchten, höheren Geschwindigkeiten, höhere Genauigkeit und mehr Wirtschaftlichkeit. Dahinter verbirgt sich eine Wabenstruktur, welche für Leichtbau und Auswuchtpotenzial steht. Generell ist davon auszugehen, dass wir die Wabenstruktur auch bionisch optimieren können. Mit FEM-Analysen kann eine solche Wabenstruktur weiterhin gezielt optimiert werden, sodass die rotativen Potenziale noch gesteigert werden können. Unser Patent auf eine solche Lösung legte die Basis. Aber das ist noch nicht das Ende der Fahnenstange. Verfahrensgerechtes Konstruieren sorgt als „Work-in-progess“ ständig für neue Ideen.

3D-Drucken.de: Wann stiegen Sie in die additive Fertigung ein?

Dr. Dirk Sellmer: Zunächst sondierten wir den Markt auf der Anbieterseite und beurteilten die verschiedenen Anlagenkonzepte auf unsere Anwendungsbereiche hin. Uns war schnell klar, dass alle Konzepte geeignet waren, unsere bisherige Spangebung umzukrempeln. Nachdem wir uns für die Technik von Concept Laser entschieden hatten, legten wir nach 12 Monaten im Frühjahr 2014 die ersten serienreifen Produkte auf den Tisch. Unser Chef, Dr. Dieter Kress, ist so begeistert, dass er oft ein generatives Teil dabei hat, um Besuchern diese kleinen Wunderwerke zu zeigen.

3D-Drucken.de: Warum Concept Laser?

Dr. Dirk Sellmer: Bei solchen Entscheidungen gibt es eine Reihe von Überlegungen, denn im Prinzip können alle drei wichtigen Anbieter auf der Hardware-Seite gute Lösungen anbieten. Im Detail finden sich aber dann doch bestimmte Nuancen, die wichtig werden können. Bei Concept Laser merkten wir schnell, dass man sich in besonderer Weise mit der Topologie auseinandersetzt. In den Sondierungsrunden ging Concept Laser auch sehr auf unsere Applikationen ein und zeigte uns auch gleich bei anderen Verarbeitern, wie additive Fertigung heute funktioniert. So lernten wir schnell, was man als Anwender alles wissen muss. Concept Laser bietet einen offenen Parametereingriff an. Auch das war ein wichtiger Punkt für uns in der F&E-Abteilung, um gezielt Entwicklungen zu betreiben. Die M1 cusing-Anlage ist für mich kundenspezifisch sehr gut ausgerichtet und kann leicht bedient werden. Also keine Anlage „von der Stange“, sondern echtes „Customizing“ mit ein paar „weichen Faktoren“ würde ich sagen. Es ist eine Zusammenarbeit auf Augenhöhe.

3D-Drucken.de: War die Investition für Mapal mit Blick auf die Rentabilität eine schwierige Entscheidung?

Dr. Dirk Sellmer: Natürlich wurde darüber ausgiebig. Ein gewisses Wagnis war das anfangs schon. Dr. Kress, als technisch höchst interessierter Inhaber, erkannte aber auch sehr wohl, dass etwas Besonderes passiert, wenn aus Pulver Geometrien quasi aus dem Nichts entstehen. Auch in der mannlosen Fertigung liegt ein besonderer Charme des Verfahrens. Eine Fertigung: 24 Stunden am Tag, sieben Tage die Woche. Ihm war auch klar, dass wir in der Entwicklung mit sehr viel Engagement eine solche unternehmerische Entscheidung unterstützen würden. Immerhin 15 Ingenieure und Techniker, ergänzt um 10 technische Mitarbeiter, die davon überzeugt waren Neuland betreten zu wollen. Wir haben konkrete Ziele definiert und sind mit sehr vielen Freiheiten ans Werk gegangen. Rückblickend war das für Mapal eine goldrichtige und wegweisende Entscheidung vom Chef. Ich bin sehr froh, diesen Schritt möglichst frühzeitig eingeschlagen zu haben. Im sich aufbauenden Erfahrungsschatz liegen ein paar Wettbewerbsvorteile, wo andere erst noch den Mut finden müssen. Die initiale Investitionsentscheidung darf man nicht dem Controlling alleine überlassen. Die möglichen Produktlösungen, die mannlose Fertigung und viele andere Faktoren einer additiven Strategie prägen Wettbewerbsfähigkeit, Wirtschaftlichkeit und Wertschöpfung wirklich enorm.

3D-Drucken.de: Sie glauben an einen Trend?

Dr. Dirk Sellmer: Die Branche ist generell sehr konservativ, so dass sich Neuerungen nur sehr langsam durchsetzen. Aber sehen Sie, hier, bei einer additiven Strategie, verschieben sich die Grundlagen der Konstruktion zu früher undenkbaren Produktlösungen. Die Produkte überzeugen durch augenfällige Pluspunkte für uns und unsere Kunden. Da führt kein Weg dran vorbei, will man auch zukünftig erfolgreich sein. Wir, bei den Herstellkosten und dem Leistungsspektrum unserer Produkte, bei unseren Kunden bezogen auf Qualität, Verfügbarkeit und Stückkosten.

3D-Drucken.de: Wäre Titan bei der Außenreibahle mit einer klassischen Strategie nicht auch eine Alternative gewesen?

Dr. Dirk Sellmer: Das ist die traditionell richtige Lösung. Anstatt Stahl einfach Titan. Das reduziert das Gewicht um ca. 35 %. Aber das Material ist teurer. Zudem schwierig und kostenaufwendig zu bearbeiten. Statt Titan reicht uns nun Edelstahl 1.2709. Abgesehen davon, wäre die Dichte gleichmäßig verteilt bei der Außenreibahle. Wir würden bildlich gesprochen auf halber Strecke aufhören, innovativ zu denken. Ab einem gewissen Punkt macht es keinen Sinn, alte Strategien bis zum Anschlag zu optimieren, sondern man sollte versuchen, neue Wege einzuschlagen.

3D-Drucken.de: Welche weiteren Ansätze verfolgen Sie mit einer additiven Fertigungsstrategie?

Dr. Dirk Sellmer: Neue Produkte und neue Möglichkeiten: Ich nenne Ihnen das Beispiel Retrofit. Ein ISO-Werkzeug hat bestimmte Lebenszyklen, die sich aus den Beanspruchungen beim Anwender ergeben. Dieser Verschleiß ist normal. Heute haben wir aber unter den Gesichtspunkten von Nachhaltigkeit und Ressourcenschonung erkannt, dass man ISO-Werkzeuge nicht final aussortieren muss, sondern, dass im Retrofit noch Potenziale stecken. Kurz gesagt im additiven Aufbau stecken zahlreiche Möglichkeiten, die Oberfläche wieder so herzustellen, als sei das ISO-Werkzeug neu. Natürlich schauen wir uns heute, nachdem die Technik zur Verfügung steht, alle unsere Produkte auf konstruktive Anpassungen hin an. Da wird es noch eine Reihe von neuen Produkten und Features geben.

3D-Drucken.de: Welche Entwicklungen erwarten Sie in der Zukunft?

Dr. Dirk Sellmer: Es ist davon auszugehen, dass die Aufbaugeschwindigkeiten von Laserschmelzanlagen signifikant zunehmen. Für uns stehen nicht unbedingt stärkere Laser oben auf der Wunschliste, weil unsere Teile meist relativ filigran sind. Aber von einer Multilasertechnik verspreche ich mir eine Leistungssteigerung. Man kann dann entweder schneller oder selektiver arbeiten, also z. B. die Schichtdichte variieren. Das Qualitätsniveau wird auch ansteigen. Beides zusammen bietet eine Steigerung der Wirtschaftlichkeit und der Leistungsparameter von Bauteilen. Ich erwarte außerdem eine stetige Ausweitung der Werkstoffpalette, die es erlauben wird, die Bauteile noch besser an ihre Aufgaben in Bezug auf Performance oder Lebensdauer anzupassen. Grundsätzlich ist es für mich denkbar, Pulverwerkstoffe so zu „designen“, dass sie optimal zum Verfahren und zur Applikation passen. Zudem werden sich unsere konstruktiven Optionen verändern. Es werden sich neue Geometrien mit neuen Leistungsmerkmalen ergeben. Mit der additiven Fertigung eröffnen sich generell neue Produktlösungen, die konventionell nicht vorstellbar sind. Das Verfahren ist zweifellos gut geeignet, die Vorstellungskraft und die Kreativität anzuregen.

3D-Drucken.de. Wir danken für das Gespräch.

Bild: mapal.com

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