Voor elke productieplanning is vereenvoudiging van productieprocessen een van de belangrijkste doelstel-lingen. Hierdoor wordt bespaard op tijd en kosten en nemen de betrouwbaar-heid en kwaliteit van het proces toe. Schuler Cartec ontwikkelde een bijzonder voorbeeld op het gebied van fabricage van tandwielen. Bij het nieuwe proces zorgt een innovatief gereedschap de productie van dunwandige tandwielen (een starterkrans) voor een beduidende vereenvoudiging.
Met dit concept ontstaat een onderdeel in zeven verschillende stappen binnen één procesgang van de transferpers. Vereenvoudiging van het proces was voor de ontwikkelaars overigens niet het enige doel. Tijdens de toegepaste warmstuikprocedure wordt ook de kwaliteit van het tandwiel beter.
Een typisch onderdeel voor het nieuwe proces is een starterkrans, die een uitwendige tandkrans met een verhoudingsgewijs dunne naaf heeft. Dit vergde tot nog toe een complex productieproces. Eerst werd in een pers de ronde schijf uitgestanst, in model gebracht en voorzien van gaten. Dit vormde de binnenkant van het latere tandwiel. De tandkrans werd apart verspanend geproduceerd, telkens in aparte stappen. Pas aan het einde werden de beide onderdelen samengevoegd.
Efficiënter
De productiekosten voor een startmotor tandwiel liggen op de conventionele manier dan ook veel te hoog De vraag was hoe zo’n tandwiel veel efficiënter te produceren. Die vraag stelden de ontwikkelaars van Schuler-Cartec zich ook. Een grote toeleverancier aan de automobielindustrie had het bedrijf gewezen op het langdurige productieproces en aangestuurd op een nieuwe machineontwikkeling.
De ontwerpafdeling begon met twee doelstellingen: de productie van het tandwiel moest binnen een compact proces met hoge nauwkeurigheid verlopen. Tegelijkertijd hebben ze een warm vervormingsproces geïnte-greerd om de productie van het onderdeel mogelijk te maken. Bij de eerste proefmodellen is met succes een meerstappen proces getest. Bij testen met de serieproductie hebben ze aangetoond wat de voordelen zijn van een nieuwe procedure en deze direct aangemeld voor een octrooi.
Zeven stappen in één pers
Op basis van een proefmodel ontwikkelden de experts van Schuler Cartec een machine met de volgende processtappen:
- eerst wordt de schijf gemaakt voor de vervaardiging van de naaf
- in de tweede stap wordt dan de naaf diep getrokken
- in de derde stap wordt de schijf voorzien van gaten
- de vierde stap is de inductieve verwarming
- de vijfde stap is het warmstuikproces dat zorgt voor de buitenste tandkrans
- de stappen zes en zeven zorgen voor het kalibreren en ponsen van het onderdeel.
Het doel van de ontwikkeling is dat er een compleet tandwiel van de pers komt. De bijkomende voordelen zijn dat de materiaalstructuur tussen de tanden is niet onderbroken, de vervorming van het onderdeel minimaal is en de hardheid van het onderdeel door het warmstuikproces toeneemt. Deze effecten konden de ontwikkelaars bij de testen van de verschillende materialen aantonen. Het proces kort niet alleen de totale productietijd in maar er is ook minder materiaal nodig dan bij het conventionele proces.
Flexibiliteit
Ook is het proces flexibel inzetbaar. Er kunnen onderdelen worden vervaardigd met een diameter tussen 40 mm en 400 mm en een wanddikte tussen 1 mm en 10 mm. Ook zijn verschillende uitwendige en inwendige vertandingen mogelijk evenals het gebruik van verschillende materialen zoals staal, messing, koper en aluminium. Daarmee is een technologische toepassing van de onderdelen in de algemene machinebouw evengoed denkbaar als bij de productie van scheepsmotoren of tractoren.
Maar er staat nog wel een aantal belangrijke ontwikkelingsstappen op het programma. De ontwikkelaars gaan er vanuit dat de machine niet voor 2012 productierijp is. Zo moeten in het kader van de procesvolgorde de belangrijke procesparameters als de optimale vervormingssnelheid en de verhittingstemperatuur worden bepaald.
Eind 2010 is Schuler-Cartec begonnen met een prototype voor seriepro-ductie. Het bedrijf ziet het ontwikkelingssucces ook als signaal voor de markt van de machinebouw: Op deze manier verzamelt het nieuwe kennis voor complexe en innovatieve oplossingen in vervormingsprocessen. Voor klanten kan het deze kennis in andere toepassingsgebieden gebruiken en promoten voor snellere en efficiëntere processen.
