Kundenprojekte von KGL

Diese drei Projekte zeigen, wie KGL anspruchsvolle Teile angeht. Jedes davon hat die Grenzen unserer Maschinen, Werkzeuge und Prozessplanung zu seiner Zeit verschoben. Die Teilezeichnungen werden mit Zustimmung der Kunden gezeigt.

Beispiel 1: Dünnwandiges Edelstahlteil für die Halbleitertechnik

Das Teil

Eine kernpräzise Komponente für eine Halbleiterfertigungsanlage, gefertigt aus SUS304-Edelstahl. Der Endkunde ist der weltweit führende Hersteller von Lithografiesystemen, dessen Anlagen die fortschrittlichsten Fertigungsknoten der globalen Chipindustrie definieren. Bauraum 150 x 45 x 6 mm mit einer dünnsten Wand von 0,3 mm. Oberflächenganforderung Ra 0,4 µm. Ebenheit, Position und Koaxialität alle innerhalb von 0,01 mm, dazu Mikrobohrungen mit 0,1 mm Durchmesser.

Drei Probleme, die es zu lösen galt

• Kaltverfestigung. SUS304 verfestigt sich unter der Schnittbeanspruchung rasch, zerstört Werkzeuge und verlängert die Zykluszeiten. Wir testeten eine Matrix aus Schnittwerten und Werkzeugen, bis wir die Kombination fanden, die Standzeit und Ausbringung ausglich.
• Wärmeverzug an einer 0,3 mm-Wand. Schnittwärme verzieht eine so dünne Wand in Sekunden. Minimalmengenschmierung hielt die Schnittzone unter 80 Grad Celsius. Eine vakuumgestützte Verbundvorrichtung durchlief 12 Konstruktionsiterationen, bevor der Spannverzug von 0,015 mm auf unter 0,003 mm sank.
• Gestapelte Toleranzen. Ebenheit, Position, Koaxialität und Mikrobohrungen beeinflussen sich gegenseitig. Wir fuhren eine Fünf-Stufen-Route: Schruppen, natürliche Auslagerung, Schlichtvorgang, Spannungsarmglühen, dann Fertigbearbeitung. Spannungen verlassen das Teil zwischen den Operationen, sodass die Genauigkeit konvergiert statt zu driften.

Ergebnis

Das Teil bestand die vollständige Maßprüfung und ging in die Lieferkette des Kunden. Dieselbe Prozessfamilie unterstützt heute Gelenkarme humanoider Roboter (0,01 mm mehrachsige Koaxialität), Halter für Medizingeräte (Ra 0,8) und Luftfahrt-Kunststoffteile.

Beispiel 2: PEI-Luftfahrtteil für Abwasserbehandlung als Ersatz für den 3D-Druck

Das Teil

Eine Komponente der Abwasserbehandlung für ein Flugzeugsystem, gefertigt aus PEI (Polyetherimid) statt 3D-gedruckt oder spritzgegossen. Der Kunde ist eine europäische Spitzengruppe der Luft- und Raumfahrtindustrie, die Triebwerke und Ausstattung für große Flugzeugprogramme weltweit liefert.

Warum PEI schwer zu bearbeiten ist

• Thermische Ausdehnung und Kriechen. PEI dehnt sich unter Schnittwärme um ein Vielfaches mehr aus als Metall und kriecht unter Spannkraft. Parameter der Metallbearbeitung lassen sich nicht übertragen.
• Oberflächenfehler. Zu schnell gefräst schmilzt der Werkstoff, zu langsam reißt er. Kleine Änderungen an Spanwinkel und Schneidkantenradius verändern das Ergebnis sichtbar.
• Zwei etablierte Prozesse schlagen. Gedruckte Versionen litten unter schwacher Schichthaftung und Leckagen; Spritzguss erforderte teure Werkzeuge und verzog sich beim Abkühlen. Das gefertigte Teil musste beide Prozesse bei Genauigkeit, Dichtigkeit und Oberfläche übertreffen.

Unser Vorgehen

• Diamantbeschichtete Spezialwerkzeuge mit niedrigen Drehzahlen, leichten Schnitten und Druckluftkühlung, die die Schnittzone unterhalb der Glastemperatur hält.
• Eine anpassungsfähige flexible Vorrichtung mit mehrpunktiger gleichmäßiger Kraftverteilung, die örtliche Spannungskonzentration und Kriechen verhindert.
• Schruppen, 24 Stunden natürliche Auslagerung zum Abbau von Eigenspannungen, dann Fertigbearbeitung.
• PEI-Material direkt von Röchling aus Deutschland, was die Werkstoffkosten gegenüber dem Handel um 20 bis 30 Prozent senkt und volle Rückverfolgbarkeit bietet.

Ergebnis

Die Maßgenauigkeit verbesserte sich von ±0,1 mm (Druck) auf ±0,02 mm. Das Leckagerisiko durch Schichthaftung ist konstruktiv beseitigt. Die Oberfläche verbesserte sich von Ra 3,2 auf unter Ra 0,8. Das Projekt erweiterte unsere Kompetenz von Metallen auf Hochleistungspolymere für die Luftfahrt.

Beispiel 3: Präzisionsteile für Gelenke humaner und kollaborativer Roboter

Das Teil

Kernkomponenten für einen der weltweit größten Hersteller kollaborativer Roboter, der inzwischen in humane Roboter skalieren, darunter Gelenkarme und Gelenkgehäuse.

Anforderungen

• Mehrachsige Koaxialität innerhalb von 0,01 mm an Gelenkarmen, weil sie unmittelbar die Wiederholgenauigkeit der Roboter bestimmt.
• Wiederholgenauigkeit der Positionierung an Gelenkschnittstellen.
• Dünnwandige Strukturen, die steif bleiben, für leichte Roboterarme.

Wie wir liefern

• Tempo. Bemusterung in 48 Stunden und Serienlieferung kleiner Losgrößen in 7 Tagen, durch vorausgeplante Fertigungsprozesse und eine flexible Fertigungszelle. Roboterprogramme iterieren schnell, und wir unterstützen sie bereits auf der Prototypenstufe.
• Genauigkeit. Stabile ±0,005 mm Bearbeitung mit einem First-Pass-Yield von 99,5 Prozent.
• Rückverfolgbarkeit. Vollständige Qualitätsdaten über den gesamten Lebenszyklus jedes Teils.
• Kosten. Prozessoptimierung, Loseneffizienz und direkter Materialeinkauf halten die Preise wettbewerbsfähig.

Ergebnis

KGL ist Zulieferer der ersten Reihe für dieses Roboterprogramm. Die Forderungen humaner Roboter (5-Achsen-Geometrie, Koaxialitätskontrolle, dünne Wände) liegen genau in unserer Kernkompetenz, und wir wachsen mit der Branche.

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