Faltenbälge, Bild: Hema

Faltenbälge von Hema schützen Säulen, Führungen, Stangen, Spindeln und Wellen. Bild: Hema

Die technologische Entwicklung von Maschinen in der Zerspanungstechnik schreitet rasant voran. Dem müssen sich auch die Hersteller von Abdecksystemen stellen. Denn Staub, heiße Späne, Funkenflug und massiver Spänebefall können den reibungslosen Betrieb der Anlagen massiv beeinträchtigen. Entsprechend hoch sind die Anforderungen an Faltenbälge: „Sie schützen die bewegten Achsen und damit den zentralen Teil jedes Antriebsstranges in einer Werkzeugmaschine“, erläutert Jürgen Heberer, Leiter Konstruktion bei Hema Maschinen- und Apparateschutz.

Das mittelständische Unternehmen mit Sitz in Seligenstadt konstruiert und fertigt maßgeschneiderte Faltenbälge. Zum Einsatz kommen diese beispielsweise zum Schutz von CNC-Maschinen. Bei der Konstruktion steht die richtige Balance zwischen Bewegungswiderstand, Dichtheit und Haltbarkeit im Vordergrund – auch, um die Dynamik einer 5-Achsen-Bewegung nicht zu beeinträchtigen.

Einbaufertiger Maschinenschutz nach Maß

Samurai-Faltenbälge, Bild: Hema
Besonderes Kennzeichen der Samurai-Faltenbälge sind die zusätzlichen Lamellenbleche an der Oberkante der Falten. Sie sind ein wirkungsvoller Schutz gegen schnelle, sehr heiße und scharfkantige Späne. Bild: Hema

Die Umsetzung dieser Anforderungen gestaltet sich nicht immer einfach und verlangt entsprechendes Know-how. „Moderne Schutzabdeckungen müssen den komplexen Geometrien in der Werkzeugmaschine folgen“, erklärt Heberer. Beständigkeit gegen scharfkantige Späne, hohe Temperaturen und aggressive Kühlschmiermittel ist ebenfalls unabdingbar. Das betrifft auch CNC-Bearbeitungszentren, bei denen ein kleiner Bauraum höchste Priorität hat und die Abdeckung mehrere Achsen gleichzeitig schützen muss. „Die Anforderungen an die Form und Stabilität der Faltenbälge sind fast immer kundenspezifisch“, so Heberer. Passgenau zugeschnittene Lösungen eignen sich dank ihrer kompakten Einbaumaße und geringen Masse für hohe Prozessgeschwindigkeiten und komplexe Spindelbewegungen.

Die Techniker des hessischen Unternehmens setzen die steigenden Anforderungen, die aus den zunehmenden Verfahrgeschwindigkeiten resultieren, konsequent im Maschinenschutz um. Für Faltenbälge nach Maß greifen sie je nach Anwendungsfall auf ein umfassendes Angebot an Außenmaterialien zu. Hochwertige Beschichtungen schützen die mechanischen Komponenten im Inneren der CNC-Maschinen effektiv vor Kühlschmierstoffen, Schmutz, Staub, Ölen und Fetten. Besonders hohe Anforderungen gelten für Bereiche, die einem starken Spänebeschuss und Funkenflug ausgesetzt sind. Gefordert sind hier hitzebeständige Faltenbälge aus selbstverlöschenden Materialien, „wie sie typischerweise bei Schweißanlagen im Karosseriebau zu finden sind“, gibt Heberer ein Beispiel.

Beliebige Kombinationsmöglichkeiten

Simulationen im Teststand, Bild: Hema
Die Simulationen im Teststand garantieren, dass Faltenbälge den hohen Anforderungen in der Praxis standhalten. Bild: Hema

Zusätzlich lassen sich die Faltenbälge mit Edelstahllamellen verkleiden. Zum Einsatz kommen sie bei der Samurai-Baureihe, einer konsequenten Weiterentwicklung der Elastic-Faltenbälge des Herstellers. Besonderes Kennzeichen dieser Abdeckung sind die Edelstahllamellen. Sie werden an der Oberkante der Falten befestigt und verstärken die Faltenbälge zusätzlich. In der Hochgeschwindigkeitszerspanung gewährleisten die Lamellen einen wirkungsvollen Schutz gegen „schnelle“, sehr heiße und scharfkantige Späne. Lösungen für CNC-Maschinenzentren mit Geschwindigkeiten über 100 m/min und Beschleunigungen über 2 g wurden mit der Samurai-Baureihe realisiert. Für diese Faltenbälge lassen sich alle Materialien, Formen, Verarbeitungsarten und Abmessungen der Elastic-Baureihe kombinieren. Die Abdeckungen werden der Dynamik der Maschine angepasst.

Die Herstellung der Faltenbälge erfolgt auftragsspezifisch und kundenorientiert auf den Sonderanlagen. Dafür werden zunächst die Falten auf modernen Maschinen maßgenau plissiert und zugeschnitten. Der dauerhafte Verbund des Obermaterials mit den Stütz- beziehungsweise Führungsrahmen geschieht auf vielerlei Weise: Intelligente Verbindungstechniken mit verschweißten oder thermisch verklebten Führungsrahmen zählen zum Standard. Auch laminierte, mehrlagig verklebte Ausführungen gehören zum Programm. Die Führungselemente oder Gleitmaterialien sind genietet, verpresst oder geklebt. Edelstahllamellen werden mittels Klammertechnik befestigt.

Qualitätskontrolle und Dokumentation

Faltenbalg mit Lamellen, Bild: Hema
Faltenbälge nach Maß. Im Bild: Faltenbalg mit Lamellen in besonderer Geometrie für moderne Werkzeugmaschinen. Bild: Hema

„Auf Wunsch werden die Anwendungen direkt beim Kunden besprochen und die Entwicklungen dann als 3D-Konstruktion umgesetzt“, so Heberer. Auf diese Weise lassen sich bis zum endgültigen Fertigungsauftrag alle Anforderungen berücksichtigen. Eine lückenlose Dokumentation und Prüfung nach DIN EN IS0 9001:2008 stellt sicher, dass sich alle Bauteile jederzeit reproduzieren und ersetzen lassen.

Um seinen Kunden Sicherheit und Zuverlässigkeit garantierten zu können, unterziehen die Experten die Produkte einer intensiven Qualitätssicherung. In enger Zusammenarbeit mit externen Instituten prüfen sie Entwicklungen und Konstruktionen auf Praxistauglichkeit und simulieren Extremsituationen. Hierzu hat das Unternehmen an seinem Sitz in Seligenstadt einen Testbereich eingerichtet, in dem unter anderem Lebensdaueranalysen durchgeführt werden. Die Ingenieure beobachten beispielsweise das Knickverhalten der Materialien, entstehende Risse an Stützrahmen und den Verschleiß der Gleit- beziehungsweise Rollenführungen. Nach den Prüfungen bekommt der Kunde alle Testergebnisse, die im Zusammenhang mit seinem Produkt stehen. Die bestellten Produkte werden dem Kunden montagegerecht und betriebsbereit als Einheit angeliefert. tha