FERTIGUNG
Wir wissen Ihre Anforderungen umzusetzen!
HENDERKOTT & RÖCKER ist seit über 50 Jahren ein zuverlässiger Partner der verarbeitenden Industrie. Wir bieten mit unserer Fertigung technische Bauteile aus allen wesentlichen thermoplastischen Kunststoffen sowie aus Schichtpressstoffen an.
Technische Bauteile aus Kunststoff lassen sich im Wesentlichen mittels zweier Verfahren herstellen: entweder mit der Spritzgusstechnik, bei der die Bauteile direkt aus dem plastifizierten Kunststoff unter Druck gegossen werden oder mit der Zerspanungstechnik, bei der die Bauteile durch spangebende Verfahren (Drehen, Fräsen, etc.) in Form gebracht werden. Mittlerweile ist mit der additiven Fertigung noch ein drittes Verfahren (bzw. eine Gruppe von Verfahren) hinzugekommen, mit dem insbesondere Einzelteile und Kleinserien wirtschaftlich gefertigt werden können.
Wir bieten insbesondere spangebend hergestellte Bauteile aus Kunststoff in Einzelteilen oder Kleinserien an, wie sie zum Beispiel in der Automatisierungstechnik, in der Fördertechnik oder anderen Industriebereichen zum Einsatz kommen. Aber auch spritzgegossene Bauteile und die dafür benötigten Formen sowie additiv gefertigte Bauteile können wir dank leistungsstarker Fertigungspartner in kurzer Zeit anbieten.
In dem Werk in Bergisch Gladbach bei Köln verfügt HENDERKOTT & RÖCKER auf rund 4000 qm Fläche über einen umfangreichen, modernen Maschinenpark, der einen weiten Fertigungsbereich abdeckt. Dadurch kann flexibel auf unterschiedlichste Kundenanforderungen eingegangen werden.
Vorbereitend können alle Zuschnitt- und Konfektionsarbeiten über cnc-gesteuerte Sägen, Hobel und Profilmaschinen (Ober- und Unterfräsen) ausgeführt werden.
In der Frästechnik wird überwiegend auf fünfachsigen DMG-Fertigungszentren, teilweise voll automatisiert, gefertigt. Die Maschinenausstattung erlaubt die die Herstellung von Bauteilen mit komplexen Geometrien und Freiflächen. Dabei werden die Maschinenprogramme von erfahrenen Programmierern zentral auf einem modernen 3-D Programmiersystem (CAM) erstellt und , wie die Werkzeugdaten, online an die Maschinen übermittelt.
In der Drehtechnik können mit der großen Anzahl von cnc-gesteuerten Automaten, auch mit angetriebenen Werkzeugen, Y-Achse und Gegenspindel rund-symmetrische Bauteile (Lager, Rollen, Dichtungen, etc.) bis Durchmesser 65 mm in großen Stückzahlen kostengünstig gefertigt werden.
Die drehtechnische Bearbeitung wird durch mehrere unterschiedliche cnc-Universaldrehmaschinen ergänzt, die eine Bearbeitung von unterschiedlichen Durchmessern und Längen – mit oder ohne angetriebene Werkzeuge sowie teils vollautomatisiert – zulassen.
Anlagen zur Verzahnung, zur Oberflächenbehandlung und zur Reinigung sowie Montage runden die Maschinenausstattung ab. Entsprechene Thermotechnik erlaubt die thermische Zwischen- oder Nachbehandlung von Halbzeugen oder Bauteilen. Auch ein Konditionieren in Wasser oder Öl ist möglich.
In der Spritzgusstechnik können Bauteile mit einem Schussgewicht von bis zu 100g hergestellt werden. Im Wesentlichen werden mechanische Bauteile (Buchsen, Lager, Kappen, Rollen, Anlaufscheiben, Gleitelementen etc.) mit eher geringeren Anforderungen an Optik und Oberflächenbeschaffenheit gefertigt. Der Schwerpunkt liegt auf der Verarbeitung von tribologisch optimierten und temperaturbeständigen Polymeren, für die höhere Verarbeitungstemperaturen benötigt werden.
Die Maßvorgaben für die gefertigten Bauteile können durch moderne optische und taktile Messtechnik überprüft und natürlich auch protokolliert werden. Dabei können auch Verzahnungen vermessen werden.
Weitere Informationen zu den möglichen Verarbeitungsverfahren sind nachstehend aufgeführt.
Frästechnik
| Verfahrwege (mm) | X-Achse | Y-Achse | Z-Achse |
| konventionell | 400 | 400 | 690 |
| CNC, 5-achs | 600 | 500 | 400 |
| Fahrständer, 6-achs | 2000 | 700 | 700 |
| Portalfräse, 5-achs | 3200 | 1400 | 600 |
Drehtechnik
| Verfahrwege (mm) | D. von | D. bis | Länge |
| konventionell | 8 | 150 | 900 |
| CNC, Y-Achse | 4 | 500 | 3000 |
| CNC, Y-Achse, Gegenspindel | 8 | 65 | 400 |
| CNC, Y-Achse, Roboter | 8 | 200 | 100 |
| CNC-Automaten, Y-Achse | 5 | 65 | 30 |
Komplexe und hoch belastete Bauteile aus Kunststoff, wie sie zum Beispiel in den Maschinen der Lebensmittel- und Verpackungstechnik oder der Fördertechnik zum Einsatz kommen, werden häufig mit der Zerspanungstechnik gefertigt. Die Toleranzanforderungen, die mechanischen Belastungen und die gefragten Wandstärken bei diesen Bauteilen sowie die meist geringen Stückzahlen machen diese Verfahren sinnvoll.
Die für die Zerspanung benötigten Kunststoffhalbzeuge verfügen zudem meist über bessere mechanische Eigenschaften als die im Spritzguss verwendeten Granulate. Spritzgießbare Kunststoffe benötigen verfahrensbedingt eine geringere Viskosität und weisen in der Regel einen niedrigeren Kristallisationsgrad auf. Direkte Vergleiche haben bewiesen, dass zum Beispiel aus Polyamid 6.6 gedrehte Gleitlager eine 30 bis 40% höhere Lebensdauer haben als die vergleichbare spritzgegossene Ausführung.
Vorteile der Zerspanungstechnik
Abhängig vom Material lassen sich mit der Zerspanungstechnik für Kunststoffe extrem enge Bauteiltoleranzen sicherstellen. Aus diesem Grund werden manchmal auch spritzgegossene oder gepresste Bauteile spangebend nachbearbeitet.
Ein weiterer Vorteil der Zerspanungstechnik ist die Möglichkeit, Bauteile mit großen Wandstärken produzieren zu können. So lassen sich auch Stücke mit mehreren Zentimeter dicken Querschnitten fertigen. Auch Hinterschneidungen, Metalleinsätze und komplexe Bohrungen, die nachträglich wieder verschlossen werden, sind technisch möglich.
Die für die Zerspanung benötigten extrudierten oder gepressten Halbzeuge verfügen zudem meist über bessere mechanische Eigenschaften als die in der Spritzgusstechnik verwendeten Granulate. Spritzgießbare Kunststoffe benötigen verfahrensbedingt eine geringere Viskosität und weisen in der Regel einen niedrigeren Kristallisationsgrad auf. Extrudierte Halbzeuge zeigen hier häufig deutlich bessere Eigenschaften. Direkte Vergleiche haben bewiesen, dass zum Beispiel aus Halbzeug gedrehte Gleitlager eine 30 bis 40 Prozent höhere Lebensdauer haben als die vergleichbare spritzgegossene Ausführung.
Restriktionen
Die Zerspanungstechnik ermöglicht zwar eine relativ freie Konstruktion, allerdings sind auch hier einige Restriktionen zu beachten.
Grundsätzlich sind die zu erreichenden Oberflächen bei der spangebenden Bearbeitung schlechter als beim Spritzguss oder der Pressformtechnik. Rauhigkeitswerte von Rz 10 bis 6,3 sind möglich. Besonders hochwertige Oberflächen (kleiner Rz 6,3) sind nur durch aufwendige mechanische, teils manuelle Verfahren (schleifen, polieren, läppen etc.) zu erreichen, die die Bearbeitungskosten deutlich steigern.
Zerspante Kunststoffbauteile müssen immer aus entsprechend großen Halbzeug-Stücken gefertigt werden. Dabei besteht die Gefahr, dass durch die Bearbeitung Materialspannungen freigesetzt werden. Im schlimmsten Fall verzieht sich das Bauteil dadurch extrem. Selbst nach Wochen können vor allem unter Temperatureinfluss noch starke Maß- und Formänderungen auftreten. Durch eine aufwendige Bearbeitung mit Liegezeiten und/oder thermischer Zwischenbehandlung können solche spannungsbedingten Bauteilveränderungen auf ein Mindestmaß reduziert werden.
Die Berücksichtigung aller Aspekte bei der Bauteilkonstruktion ist schwierig und aufwendig und sollte daher nur von mit Kunststoffen erfahrenen Konstrukteuren vorgenommen werden. HENDERKOTT & RÖCKER hilft bei der kunststoffgerechten Auslegung der Bauteile.
Kombinationen Spritzen und Zerspanen
Bei den Hochleistungskunststoffen, die häufig mehr als fünfzig Euro pro Kilogramm kosten, kommt es teilweise auch zu einer Kombination von Zerspanungs- und Spritzgusstechnik: um hohe Material- und Werkzeugkosten zu sparen, wird ein einfacher Rohling im Spritzgussverfahren hergestellt. Dieser wird nachträglich spangebend in Form und Toleranz gebracht. So werden die Vorteile beider Verarbeitungsverfahren optimal kombiniert.
Die Spritzgusstechnik ist ein kostengünstiges und erprobtes Verfahren zur Herstellung von Bauteilen in Großserie. Dies liegt insbesondere an dem geringen Materialverlust; selbst die anfallenden Angüsse können meist in den Prozess zurückgeführt werden. Allerdings werden für dieses Verfahren mehr oder weniger aufwendige Werkzeuge benötigt, die nicht selten mehrere zehn bis über hunderttausend Euro kosten. Formänderungen sind bisweilen aufwendig und damit zeit- und kostenintensiv. Folglich müssen die Kosten durch entsprechende Stückzahlen aufgefangen werden.
Vorteile der Spritzgusstechnik
Wenn technische Bauteile in großen Stückzahlen benötigt werden, ist die Spritzgusstechnik wirtschaftlich von erheblichem Vorteil. Insbesondere bei den Hochleistungskunststoffen kann alleine aufgrund der möglichen Materialersparnis das Spritzgussverfahren auch schon bei kleineren Stückzahlen (ab 500 bis 1000 Stück) ökonomisch sein.
Ein weiterer Vorteil der Spritzgusstechnik ist die Möglichkeit der Fließweggestaltung, mit der die Materialeigenschaften unter bestimmten Bedingungen ausgerichtet werden können. Darüber hinaus kann z.B. eine komplexe Geometrie durch ein entsprechendes Werkzeug bei größeren Mengen wirtschaftlich gefertigt werden.
Allerdings gibt es einige Restriktionen, die zu beachten sind.
Restriktionen
Zunächst können nur plastisch verarbeitbare Kunststoffe im Spritzguss genutzt werden. Manche Kunststoffe lassen sich aufgrund ihres Aufbaus nicht spritzgusstechnisch verarbeiten. Typische Vertreter sind z.B. das medienresistente Polytetrafluorethylen (PTFE) oder das besonders abriebfeste, höchst-molekulare Polyethylen (PE-UHMW).
Weiterhin ist bei der Auswahl der Spritzgusstechnik zu berücksichtigen, dass grundsätzlich ein Werkzeug benötigt wird, dass je nach Komplexität und Größe mehrere zehntausend Euro kosten kann. Bei solchen Werten wird eine bestimmte Mindestproduktionsmenge benötigt, um die Kosten kalkulatorisch vernünftig verteilen zu können.
Darüber hinaus gibt es einige technische Einschränkung bezüglich des Bauteildesigns. Für den Spritzguss werden bestimmte Wandquerschnitt- und Fließweglängen-Verhältnisse benötigt. Bei Wandstärken von mehr als 10 mm müssen Rippen vorgesehen werden, um Einfallstellen zu vermeiden. Wegen ihrer allgemein großen Wärmeausdehnung schrumpfen (schwinden) spritzgegossene Kunststoffe beim Erkalten teilweise stark. Die Schwindung ist in der Regel in Fließrichtung etwas geringer als quer dazu. Bei der Konstruktion müssen somit ausreichende Schrägen (ca. 1 bis 2°) vorgesehen werden, damit das Bauteil problemlos dem Werkzeug entnommen werden kann. Hinterschneidungen, Einlegeteile, Klipps und andere Konstruktionselemente sind mit entsprechenden Werkzeugen grundsätzlich möglich. Die tatsächliche Realisierbarkeit hängt aber von verschiedenen Faktoren ab und sollte daher im Einzelfall geprüft werden.
Insbesondere bei höher-viskosen oder stark gefüllten Kunststoffen muss unbedingt auf den Zusammenfluss der Schmelze in der Kavität geachtet werden. Die sich beim Einspritzen bildenden Fließfronten verbinden sich häufig nur schlecht und stellen daher potentielle Bruchstellen dar. Hierbei ist auf die Gestaltung des Angusses selber und die Fließweggestaltung zu achten.
Kombinationen Spritzen und Zerspanen
Die sich durch den Spritzgießprozess ergebenden Einschränkungen bei Auslegung von Flächen, Toleranzen und Passungen können durch eine spangebende Nacharbeit teilweise aufgehoben bzw. aufgeweitet werden. Auch bestimmte formgebungsbedingte Einschränkungen können ggf. durch eine mechanische Nachbearbeitung korrigiert werden. So werden die Vorteile beider Verarbeitungsverfahren optimal kombiniert.