Auch Unmögliches wird noch gefertigt.

Auch Unmögliches wird noch gefertigt.

Die Werkstatt des Instituts für Experimentalphysik in Innsbruck ist stets besonders gefordert. Dort sollen als Einzelstücke meist sehr komplexe Laborgeräte konstruiert und aufgebaut werden. Mit ihnen wollen Quantenphysiker ihre Theorien anhand technisch-physikalischer Experimente verifizieren. Dazu sind in der Werkstatt eine Vielzahl kleiner und komplexer Bauteile aus exotischen Werkstoffen hochgenau zu fertigen. Besonders nützlich erweist sich dabei eine Drahterodiermaschine MV2400R Connect von Mitsubishi Electric.

Auch Unmögliches wird noch gefertigt.

Besonderes Geschick ist von den Mitarbeitern der universitären Werkstatt am Institut für Experimentalphysik in Innsbruck gefordert. Sollen sie doch für immer wieder neu erdachte Versuche die jeweils optimal geeigneten Laborgeräte konstruieren und erstellen. Speziell in Innsbruck betrifft dies komplexe Geräte – wie Vakuumkammern, optische Systeme, Messeinrichtungen mit hochauflösenden Optiken und anderer, hochempfindlicher Sensorik. Dazu sind Gehäuse, Trägerelemente, Klappen und Dichtscheiben, Kühlkörper und Tuben zu fertigen. Sie bestehen überwiegend aus exotischen, schwierig zu bearbeitenden Werkstoffen, zum Beispiel Titan, Titanaluminid, korrosionsfesten Stahllegierungen, aber auch aus Kupfer- und Aluminiumlegierungen. Wie Armin Sailer als Leiter der mechanischen Werkstatt berichtet, nutzen seine Mitarbeiter dafür alle üblichen Fertigungsverfahren, vom Feilen und Sägen über das Bohren, Drehen, Fräsen und Schleifen bis zum Erodieren. Stolz erwähnt er auch, dass seine Werkstatt mit Ideen und viel Geschick häufig das geradezu unmögliche doch noch verwirkliche.

Prozesse besser inhouse

Bei schwierig zu bearbeitenden, harten Werkstoffen und zum Fertigen kleiner Geometrien ist nach Meinung von Armin Sailer das Drahterodieren unumgänglich. Fräsen dauere einfach zu lange. Zudem stoße es an physikalische Grenzen. Das gelte speziell beim Fertigen schmaler Nuten und anderer Durchbrüche mit scharfen Ecken beziehungsweise Radien kleiner einem Millimeter. Deshalb hatten er und seine Mitarbeiter bereits seit einigen Jahren derart zu bearbeitende Werkstücke auf einer Drahterodiermaschine eines benachbarten Instituts fertigen lassen. Das erwies sich aber als unflexibel. Häufig verzögerte es den gesamten Fertigungsablauf und das Fertigstellen der benötigen Laborgeräte. Zudem war der Arbeitsbereich der ehemals genutzten Drahterodiermaschine für eine zunehmende Anzahl an Werkstücken zu klein. Deshalb investierte das Institut für Experimentalphysik nach einer beinahe fünfjährigen Planung im Jahr 2018 in eine Drahterodiermaschine MV2400R Connect von Mitsubishi Electric. Wesentlicher Aspekt bei der Wahl dieser Maschine unter einigen betrachteten Wettbewerbsprodukten war das als sehr günstig erachtete Verhältnis von Investitionskosten zum erhaltenen Leistungsumfang.

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Komfortabel und einfach zu bedienen

Wie Armin Sailer bestätigt, hat sich diese Wahl als exakt richtig erwiesen. Dazu haben nach Meinung von Armin Sailer das gute Training, die ausführliche Beratung und der qualifizierte Service des regionalen, exklusiven Fachhandels Büll & Strunz beigetragen. Als einen weiteren wichtigen Faktor nennt er die zeitgemäße Bedienoberfläche der Steuerung an der MV2400R Connect. Mit ihrer Struktur und ihren Piktogrammen entsprechend den heute üblichen Apps auf Smartphones ist sie vor allem für junge Fachkräfte einfach verständlich. Zudem lässt sich die CNC-Steuerung an der Drahterodiermaschine über einen Touch-Screen bedienen und programmieren. So haben er und seine Mitarbeiter innerhalb kurzer Zeit gelernt, mit der Drahterodiermaschine sachgerecht und produktiv zu arbeiten, obwohl sie zuvor keinerlei Ausbildung und Erfahrung in der Technologie Drahterodieren hatten. Wie Armin Sailer weiter berichtet, werden in der Werkstatt des Instituts zunächst die Zeichnungen für sämtliche Werkstücke auf einem 3D-CAD-System Solidworks erstellt. Die Daten gelangen dann über Datenträger zur CNC-Steuerung. Dort werden vom jeweiligen Bediener die Maschine parametriert und die Bearbeitungsprozesse programmiert.

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Vor allem die Genauigkeit und die Oberflächengüte beim Drahterodieren auf der MV2400R Connect haben uns rundum überzeugt.

Zuverlässig bedienerlos fertigen

Nach den ersten Erfahrungen im Verlaufe eines Jahres hat die MV2400R Connect am Institut für Experimentalphysik die Erwartungen sogar übertroffen. Dazu sagt Armin Sailer: „Vor allem die Genauigkeit und die Oberflächengüte beim Drahterodieren auf der MV2400R Connect haben uns rundum überzeugt. Zum Beispiel beim Drahterodieren eines kegeligen, über 250 mm langen Durchbruchs verwirklichen wir beim Schlichtschnitt beinahe glänzende, wie poliert erscheinende Oberflächen.“ Zudem seien die Schnittlinien über die gesamte Länge auf Genauigkeiten kleiner 0,01 mm exakt gerade. Beim Schneiden auch exotischer Werkstoffe, zum Beispiel dem harten und beständigen Titanaluminid, hat Armin Sailer stets beste Ergebnisse mit dem von Mitsubishi Electric als Originalzubehör gelieferten Draht verwirklicht. Er bevorzugt dabei unbeschichtete Drähte. Wie er bestätigt, erweisen sich diese Drähte als besonders stabil und haltbar. Auch die automatische Drahteinfädelung funktioniert nicht nur mit diesen Drähten äußerst zuverlässig. „Vor allem letzteres hat uns überzeugt. Denn wir können deshalb größere Werkstücke mit einer Vielzahl an Schnitten über Nacht unbeaufsichtigt fertigen. Dabei können wir stets sicher sein, am Morgen das exakt richtig und komplett bearbeitete Werkstück vorzufinden“, betont Armin Sailer.

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Drehachse für komplexe Bauteile

Als Besonderheit verfügt die MV2400R Connect in der Institutswerkstatt in Innsbruck über eine NC-Drehachse. Dazu erläutert Armin Sailer: „Diese Option haben wir installiert, da wir immer wieder einige äußerst komplizierte Bauteile fertigen müssen. Mit der NC-Drehachse sind wir auf alle eventuell anfallenden Arbeiten vorbereitet. So haben wir die Option schon mehrfach sehr gut nutzen können, um zum Beispiel Düsenrohre mit gefächerten, auf dem Durchmesser gleich und ungleich verteilten Nuten in einem Ablauf hochgenau fertigen zu können.“ Die NC-Drehachse verfügt über ein direktes Messsystem. So arbeitet sie besonders genau. Davon profitieren die Fachkräfte in der Werkstatt für Experimentalphysik beim Fertigen sehr kleiner Werkstücke mit einer Vielzahl hochgenau zu schneidender Nuten und Durchbrüche über dem Umfang von Werkstücken. Zudem können sie simultan interpolierend konische und anderweitig unter räumlichen Winkeln angeordnete Konturen exakt schneiden.

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Weltweit anerkannte Experimentalphysik

An der Leopold-Franzens Universität in Innsbruck gehört das Institut für Experimentalphysik zur Fakultät für Mathematik, Informatik und Physik. Die Wissenschaftler der Experimentalphysik forschen auf den Gebieten Quanteninformation, Spektroskopie, Quantenoptik, Kalte Atome, Quantengase, Festkörperphysik, Photonik und supraleitende Quantenschaltkreise. Mit ihren Forschungsarbeiten und -ergebnissen sind sie weltweit anerkannt.

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Historisch ist das Institut auf das Jahr 1742 zurückzuführen. Damals wurde in Innsbruck eine Sammlung physikalischer Instrumente begründet, das „Armarium“. Davon blieben viele wertvolle Geräte erhalten. Sie sind heute auf virtuellen „Museums“-Internetpräsentationen zu sehen. Als Besonderheit gilt die astronomische Uhr, die Kaiserin Maria Theresia dem Institut im Jahr 1776 schenkte.

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Größere Werkstücke über Nacht fertigen.

Über die Forschung hinaus ist das Institut für Experimentalphysik hauptverantwortlich für die experimentelle Lehre und für Praktika in der universitären Ausbildung zu den Abschlüssen Bachelor, Master und Promotion. Dafür verfügt das Institut über umfangreiche Angebote und Räume für Vorlesungen und Praktika. Insgesamt sind am Institut knapp 40 hochrangige Professoren und weltweit anerkannte wissenschaftliche Mitarbeiter in der Forschung und Lehre tätig. Unterstützt werden sie von einer ebenso großen Anzahl weiterer wissenschaftlicher Mitarbeiter und etwa 35 nicht wissenschaftlicher Beschäftigter der Universität Innsbruck.