Leidenschaftliche Kälte

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Cryogenic Ltd., ein führender Hersteller von supraleitenden Hochfeldmagneten und Messsystemen für den Tieftemperaturbereich, hat eine MV1200R Hochleistungs-Drahterodiermaschine installiert. Die vom britischen Vertragshändler und Kundenbetreuer HK Technologies an den Firmenstandort in Acton, West-London, gelieferte Maschine von Mitsubishi Electric hat die Auslagerung von Draht-EDM-Arbeiten unnötig gemacht und die Entwicklung neuer Messvorrichtungen mit vorangetrieben.

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Von Cryogenic Ltd. konzipierte und hergestellte kühlmittelfreie Messsysteme müssen Tieftemperaturen bis zu 1°K (-272°C) präzise ermitteln und aufzeichnen können, typischerweise für die Charakterisierung von neuen Werkstoffen, die unter extremen Bedingungen eingesetzt werden sollen. Kühlmittelfreie Systeme sind beliebt, weil flüssiges Helium als Betriebsstoff teuer ist und die Anwendbarkeit von Tieftemperaturtechnologie vor allem in Ländern ohne eigene Heliumvorkommen einschränkt.

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„Vorher hatten wir Drahterodier-Arbeiten an Subunternehmer vergeben, also wussten wir um die Vorzüge dieses Fertigungsprozesses“, erklärt Senior Project Engineer Dr. Yury Bugoslavsky. „Wir haben alle Kerntechnologien gern unter einem Dach, also betrachteten wir die Anschaffung einer Drahterodiermaschine als logischen Schritt in unserer allgemeinen Entwicklung als Branchenführer.“ Der Auswahlprozess begann mit der Einladung einer kleinen Gruppe von Drahterosions-Vertriebsexperten in den Londoner Hauptsitz des Unternehmens mit 70 Mitarbeitern und einem Umsatz von 10 Millionen Pfund.

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„Die Präsentation durch HK Technologies gefiel uns mit Abstand am besten”, erklärt Dr. Bugoslavsky. „Die Mitsubishi MV-Serie hat wesentliche Vorteile wie beispielsweise die Tubular-Direktantriebstechnologie, die sie von der Konkurrenz abhebt.“ Mitsubishis revolutionäre Tubular-Direktantriebe eliminieren viele der Nachteile von Linearantrieben. Das Kernstück dieser bahnbrechenden Technologie sind die innovativen Tubular-Shaft-Antriebe, die mehrere Achsen antreiben. Diese Antriebe sind rastfrei und ermöglichen gleichmäßige und präzise steuerbare Bewegungen.

„Um weiter zu kommen mit unseren neuen Tieftemperaturmesssystemen, streben wir ständig nach einer bestmöglichen Präzision der Einzelkomponenten“, berichtet Dr. Bugoslavsky. „In dieser Hinsicht stellt die Konstruktion der MV-Serie einen wichtigen Vorteil dar.“ Der neue Tubular-Shaft-Antrieb der Mitsubishi MV-Serie überwindet viele Probleme von Linearantrieben, bei denen es zum Wärmestau an den Antrieben in unmittelbarer Nähe des Arbeitsbereichs kommt. Das kann zu Geometrieproblemen führen und einen erhöhten Stromverbrauch aufgrund der notwendigen Kühlung nach sich ziehen. Ferner können Probleme bei der gemeinsamen Ausrichtung der Linearantriebsmotoren an den Antriebsbahnen zu Ungenauigkeiten führen.

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Mit der Mitsubishi MV1200R wählte die Cryogenic Ltd. ein ausgewiesenes „Hochleistungsmodell“ in der MV-Serie. Die im Februar 2013 installierte Maschine hat vierachsige (XYUV) Linear-Shaft-Motoren und vierseitige, gehärtete Tische aus einem Stück. Sowohl die X- als auch die Y-Achse sind an der Metallguss-Maschinenbasis im Lastzentrum zwischen den Führungen montiert. Diese Art der direkten Achsenmontage bietet eine erhöhte Steifheit und weichere Bewegung und schließt so die bei anderen Arbeitstischkonstruktionen möglichen Winkel- und Wiederholungsfehler aus. Die MV1200R kann Werkstücke von bis zu 810 x 700 x 215 mm aufnehmen.

„Bei der Inbetriebnahme zeigten erste Schnittversuche an einem Edelstahlwürfel von 10 mm3 eine Genauigkeit von ±1µm“, berichtet Dr. Bugoslavsky. „Da wussten wir, dass wir die richtige Wahl getroffen hatten.”

Heute stellt Cryogenic Ltd. mit der Maschine täglich aufwendige, komplexe Kleinteile in ungewöhnlichen Formen aus Materialien wie Kupfer, Messing, Aluminium und Edelstahl her. Kupferkomponenten bilden beispielsweise einen Teil einer Messsonde zur Überprüfung der thermischen Leitfähigkeit von Werkstoffen bei extrem niedrigen Temperaturen. Ebenso werden Getriebeteile aus Messing in extrem niedrigen Temperaturen und starken Magnetfeldern bei der Messung des elektrischen Widerstands von anisotropischen Materialien eingesetzt.

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„Neben der Eliminierung der Outsourcing-Kosten hat die Mitsubishi MV1200R uns auch eine bessere Kontrolle über den Fertigungsprozess gegeben”, erklärt Dr. Bugoslavsky. „Einige unserer Kunden geben uns sehr detaillierte Vorgaben bei extrem kurzer Vorlaufzeit, besonders bei Prototypen.“

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Cryogenic Ltd. ist ein vertikal integriertes Unternehmen, bei dem sowohl Konstruktion und Fertigung als auch Prüfung und Installation der Vorrichtungen unter einem Dach stattfinden. Der Einsatz interner Ressourcen wird vorgezogen, da das Unternehmen so alle kritischen Schritte des Produktionsprozesses selbst kontrolliert. Der Produktionsstandort verfügt heute über einen beträchtlichen Maschinenpark: Neben dem mehrachsigen Drahterodiersystem von Mitsubishi werden auch mehrere Fräs- und Drehmaschinen eingesetzt.