7. April 2020

Sonderwerkzeugbau Transportable Spindelmaschine

Eine spezielle Maschine für eine spezielle Anwendung. Im Sonderwerkzeugbau spielen Funktionalität, Individualität und Qualität eine große Rolle. Jedes Sonderwerkzeug ist ein Unikat, präzise auf seine Aufgabe zugeschnitten.

Codronic hat in Kooperation mit Gerus Apparatebau eine transportable Spindelmaschine entwickelt und konstruiert, die inzwischen beim Endkunden in Betrieb ist. Mithilfe dieses Sonderwerkzeuges werden Schiffe in Zukunft deutlich umweltfreundlicher.

Sonderwerkzeug

Für die Umrüstung von Schiffsmotoren braucht es ein Sonderwerkzeug, genauer gesagt eine transportable Spindelmaschine.

Das Projekt

Der Endkunde hinter dem Auftrag möchte seine 20-Zylinder-Schiffsmotoren einer sogenannten DF-Umrüstung (DualFuel) unterziehen. Das bedeutet, dass die Dieselmotoren künftig auch mit Flüssigerdgas betrieben werden können. Dafür ist es notwendig, im Zylinderkurbelgehäuse bereits vorhandene Bohrungen aufzubohren. Über eine Tiefe von 255 mm soll das geforderte Sonderwerkzeug eine 185 H7-Bohrung auf 200 H7 vergrößern.

Nun ist es unwirtschaftlich, alle betroffenen Schiffsmotoren für die Umrüstung auszubauen. Dadurch entsteht die Idee, eine transportable Spindelmaschine zu entwickeln, damit die geforderte Bearbeitung im eingebauten Zustand an Bord stattfinden kann.

Der Endkunde hat die Firma Gerus Apparatebau damit beauftragt, ein entsprechendes Sonderwerkzeug zu liefern, die Entwicklung und Konstruktion war Aufgabe von Codronic.

Besondere Herausforderungen

Die betrachteten Schiffsmotoren sind sogenannte V-Maschinen, weshalb es notwendig ist, dass die Spindelmaschine schräg aufgesetzt werden kann. Beim Aufbohren bereits vorhandener Bohrungen ist es wichtig, dass die Positionen der neuen, größeren Bohrungen sehr exakt sind. Dafür erfolgt die Vorzentrierung über einen Adapter. Anschließend wird nach Messung und Feinjustierung die genaue Lage mittels Schrauben, jedoch ohne den Einsatz von Stiften fixiert.

Extreme geometrische Randbedingungen, wie der Bohrungsdurchmesser und die Bohrungstiefe, bestimmen zusammen mit dem Werkstoff die notwendigen Schnittkräfte für die Bearbeitung. Besonders die großen Dimensionen führen dazu, dass die Bearbeitung am Ende in drei Schritten erfolgt, zweimal Schruppen und einmal Schlichten. Des Weiteren spielt die Steifigkeit der Konstruktion aufgrund der hohen Schnittkräfte eine entscheidende Rolle. Für die Bewegung der Z-Achse kommt eine Schwerlast-Spindel zum Einsatz. Eine FEM-Simulation durch die Entwickler von Codronic bestätigt abschließend, dass die Durchbiegung der optimierten Schweißkonstruktion nur so gering ist, dass die fertig bearbeitete Bohrung stets innerhalb der Toleranzgrenzen liegt.

FEM Analyse: Auswertung der Schweißstruktur auf Durchbiegung mit den maximal auftretenden Zerspanungskräften

Bei einer solch stabilen Konstruktion gilt es auch, darauf zu achten, dass die teilweise sehr hohen Wandstärken beim Schweißen keine Probleme darstellen. Nach weiteren innovativen Entwicklungsschleifen bei Codronic ist die Schweißkonstruktion hinsichtlich Steifigkeit und Schweißbarkeit schließlich völlig optimiert.

Ergebnis

Die komplette Spindelmaschine wiegt stolze 1,5 Tonnen und befindet sich aktuell in Betrieb beim Endkunden. Dieser ist zufrieden mit dem Handling seiner Sondermaschine und auch mit der Qualität der Bohrungen. Die Toleranzgrenzen einzuhalten funktioniert einwandfrei. Mit den geometrischen Dimensionen, den auftretenden Schnittkräften bei der gegebenen Präzision ist die transportable Spindelmaschine ein Unikat auf dem Markt. Herr Schroll, Geschäftsführer von Gerus Apparatebau, beschreibt die Aufgabenstellung im Gespräch mit Codronic-Geschäftsführer Michael Mader als “tolle Herausforderung” und das Ergebnis ist nach seiner Aussage “ein echtes Schmuckstück des deutschen Maschinenbaus”.

Wenn auch Sie vor einer ähnlichen Herausforderung stehen, nehmen Sie Kontakt mit uns auf. – Wir beraten Sie gerne!

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