Mit dem Mikrowasserstrahlschneiden erzielt das mittelständische Unternehmen Trinon Titanium GmbH in Sachen Präzision und Kosten deutliche Verbesserungen. Der Karlsruher Spezialist für anspruchsvolle Teile aus Titan mit einem Schwerpunkt bei Medizinprodukten konnte mit der Microwaterjet-Anlage von Daetwyler neue Produkte mit Toleranzen im Mikrometerbereich ins Programm aufnehmen. Bei manchen bestehenden Bauteilen ließen sich die Herstellungskosten durch das neue Verfahren senken.
Wenn Produkte aus Titan anspruchsvoll sind und höchste Qualität erfordern, ist die Trinon Titanium GmbH der ideale Partner, so beschreibt Miroslaw Pienkowski die Philosophie des 1993 gegründeten Unternehmens. Die Strategie geht offensichtlich auf. Seit dem Start mit sechs Mitarbeitern ist das Unternehmen auf 250 Personen angewachsen und hat sich zu einem etablierten, zertifizierten Hersteller entwickelt.
Die Produktpalette für Medizintechnik, Industrie und Design spiegelt diesen Universalanspruch in Bezug auf den Werkstoff Titan wider: Eine 17,8 Meter lange und 358 Kilogramm schwere Skulptur aus 420 Einzelteilen aus 1,5 mm dickem Titan zählt ebenso dazu wie Uhrenteile oder Implantate und Geräte für die Medizintechnik. Hier bietet das Unternehmen mehrere selbst entwickelte Produktserien für den Dentalbereich und die Kieferchirurgie an, entwickelt und fertigt aber auch Teile im Kundenauftrag, beispielsweise wenige Millimeter große Mittelohrimplantate oder Systeme zur Knochenfixierung in der Orthopädie. Das Unternehmen nutzt seine Kompetenz auch, um fast weltweit Schulungen für bislang mehr als 2000 Chirurgen durchzuführen.
Mit dem Geschäftsprinzip alles, was in Titan herstellbar ist, geht zwangsläufig eine breite Palette an Fertigungsverfahren einher, die Trinon Titanium am Produktionsstandort in Narva, der drittgrößten und östlichsten Stadt Estlands einsetzt: CNC und konventionelle Bearbeitung, Drehen, Fräsen, Bohren, Biegen, Stanzen, Tiefziehen, Montieren, Drahterodieren, Anodisieren, Beschichten, Laserbeschriften, Laserschweißen, Wasserstrahlschneiden – und seit Juni 2012 auch das Mikrowasserstrahlschneiden. Wobei die sehr große Fertigungstiefe auch der Tatsache geschuldet ist, dass es an geeigneten Zulieferern vor Ort mangelt.
An der Microwaterjet F4-Anlage von Daetwyler Industries schätzt Firmengründer Pienkowski vor allem die extreme Präzision, die mit dieser interessanten Technologie erreicht wird. Mit der neuen Anlage ist das Unternehmen nun in der Lage, feinste Teile aus sehr dünnen Blechen oder Folien viel einfacher zu fertigen. Bei speziellen Titan-Meshs für die Medizin aus 0,1 mm dünnem Titan haben wir uns früher sehr schwer getan, erläutert der Ingenieur. Kein mechanisches Verfahren war dafür geeignet. Letztlich wurden sie aufwendig mit Ätzverfahren produziert. Mit der Microwaterjet-Anlage können einige dieser Produkte nun viel leichter gefertigt werden. Die Fertigung von Präzisionsteilen für Uhren ist für Trinon Titanium sogar erst mit dem Mikrowasserstrahlschneiden möglich geworden.
Ab Toleranzen unter 0,1 mm kommt der Microwaterjet zum Zug
Über eine Anlage zum klassischen Präzisionswasserstrahlschneiden verfügt das Unternehmen schon seit mehreren Jahren, so dass man die grundsätzlichen Vorteile der Wasserstrahltechnologie als eines kalten und materialunabhängigen Trennverfahrens bereits schätzen gelernt hat. Fertigungstoleranzen von 0,1 mm waren damit problemlos realisierbar, Werte von 0,05 mm dagegen nur noch mit sehr großem Aufwand. Ab Toleranzanforderungen von weniger als 0,1 mm setzt das Unternehmen daher das Mikrowasserstrahlschneiden von Daetwyler Industries ein.
Die aktuellen Microwaterjet F4-Anlagen erreichen Positioniergenauigkeiten im Mikrometerbereich. Ihre reproduzierbare Maschinenfähigkeit liegt im Bearbeitungsbereich von 600 mm x 1000 mm bei ±1/100 mm. Ermöglicht wird diese Präzision durch Maschinenbau vom Feinsten. Dazu gehören ein sehr stabiles Maschinenbett und ein beidseitig gelagertes Portal, das über zwei Kugelrollspindeln angetrieben wird. Damit die Positioniergenauigkeit im Mikrometerbereich eingehalten werden kann, wurden unter anderem Glasmaßstäbe über die volle Länge installiert.
Inzwischen sind die Anlagen mit einem Schneidkopf verfügbar, der einen nur noch 0,2 mm dicken Wasserstrahl erzeugt, dem als Schneidmittel ein sehr feinkörniges Abrasiv zugefügt wird. Damit können filigranste Teile hergestellt werden. Selbst Bohrungen mit Durchmessern bis zu 0,3 mm lassen sich noch mit einem kreisend einstechenden Wasserstrahl erstellen.
Die Materialeigenschaften werden beim Schneiden nicht beeinträchtigt. Gerade für Implantate in der Medizintechnik ist neben der Präzision noch ein weiterer Vorteil des Schneidens per Wasserstrahl wichtig: Es handelt sich um ein kaltes Verfahren. Das erlaubt zum einen das Trennen fast jedes beliebigen Werkstoffs. Und das Schneiden erfolgt ohne Beeinträchtigung der Materialeigenschaften. Beispielsweise bei der Bearbeitung von Titan per Drahterodieren bildet sich eine Oxidschicht, die je nach Wärmebelastung mehr oder weniger tief in das Material reicht. Dadurch werden auch die mechanischen Eigenschaften der Werkstücke beeinträchtigt, was beispielsweise in der Medizintechnik und in der Luftfahrtindustrie oft nicht akzeptabel ist. Diese Einschränkungen fallen beim Wasserstrahlschneiden weg, so dass der Spielraum der Entwickler bei der Materialauswahl deutlich vergrößert wird.
Miroslaw Pienkowski ist mit seiner Mikrowasserstrahlanlage sehr zufrieden. Als er von den ersten Microwaterjet-Anlagen hörte, war er noch skeptisch. Aber als die Experten von Daetwyler ihm am Firmensitz in Bleienbach die Möglichkeiten der Anlage demonstrierten, war er schnell überzeugt. Und er sieht noch deutliches Potenzial bei dieser Technologie, denn die Grenzen sind noch weitgehend unbekannt. Im Produktionsalltag testet sein Unternehmen immer noch die Limits der Anlage aus. Und gemeinsam mit Daetwyler arbeitet man auch an weiteren Optimierungen des Verfahrens.
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