Armbruster GmbH
Automatisierte Präzisionsfertigung für anspruchsvolle Medizintechnik
Für Mathäus Armbruster war schon bei der Gründung seiner Fräsfertigung 1995 klar, dass er die allerneueste Bearbeitungstechnologie in seinem Betrieb haben wollte. Immer wieder waren das Maschinen von Mazak – und auch heute noch steht Mazak immer ganz oben auf der Liste, wenn es um eine Maschinenbeschaffung geht. Acht Mazak-Maschinen produzieren heute in den Fertigungshallen der Armbruster GmbH in Steinach. Etliche davon sind mit intelligenten Automationslösungen ausgestattet.
Tobias Armbruster, Sebastian Ringwald und Nico King sind überzeugt von Mazak.
Der innovative und technologisch fortschrittliche Ansatz des Gründers zieht sich durch die ganze Firmengeschichte. Sei es beim Einstieg in die 5-Achs-Fräsfertigung oder in die automatisierte Dreh-Frästechnologie, immer sichtete Mathäus Armbruster zunächst die Märkte, holte Referenzen bei anderen Unternehmen ein und entschied sich dann für die technologisch ambitionierteste Lösung. Heute verfolgen Tobias Armbruster und sein Bruder Florian Armbruster in der Nachfolge des Vaters den gleichen Ansatz. Die anspruchsvollen Branchen, die man beliefert – allen voran die Medizintechnik – wissen die daraus resultierende Qualität der Produkte sehr zu schätzen.
Mit 160 bestens ausgebildeten Mitarbeitern arbeitet man bei Armbruster heute 2-schichtig mit einer zusätzlichen mannlosen Schicht. Neben Einzelteilen und Kleinserien bis 50 Stück werden zunehmend auch größere Stückzahlen produziert und im Bedarfsfall zu Baugruppen montiert. Die Technologien Drehen, Fräsen, Draht- und Senkerodieren werden ergänzt durch eine umfangreiche In-House Oberflächenbehandlung, die Reinigen, Ausscheidungshärten, Strahlen, Elektropolieren, Streamfinishing, Laserbeschriften, Passivieren und Beschichten umfasst.
Die Bandbreite ist größtenteils dem Spezialgebiet der Armbruster GmbH geschuldet, der Fertigung komplexer und hochwertiger Produkte für die Medizintechnik und andere Industrien. „Es geht bei allen unseren Kunden eigentlich immer um die bestmögliche unversehrte Qualität der Oberflächen,“ sagt Vertriebsleiter Nico King, „Nicht nur die Medizintechnik, die ein Höchstmaß an Sicherheitssensibilität bei der Fertigung der Produkte fordert, auch die Fügetechnik und die Mess- und Sensortechnik sind in dieser Hinsicht anspruchsvolle Branchen. Produktqualität und Prozesssicherheit stehen bei uns im Vordergrund.“
Medizinische Instrumente wie Operationsbesteck und Raspeln (hier zu sehen neben unbearbeiteten Rohteilen) sind anspruchsvoll in der Bearbeitung und oft aus schwer zerspanbaren Materialien.
Im Team werden immer wieder neue Konzepte entwickelt, wie Teile besser bearbeitet werden können. Und dabei werden Prozesse hinterfragt und innovativ verbessert. „Wir hatten vor einiger Zeit den Auftrag zur Fertigung von Knochenraspeln zur Anwendung in der Arthroplastie am Hüftgelenk,“ erzählt Zerspanungsmechaniker Sebastian Ringwald, Teamleiter der Abteilung Drehen und Fräsen und seit 20 Jahren im Unternehmen. „Normalerweise wird dieses Werkstück zuerst gefräst und danach für eine perfekte Oberfläche geschliffen. Wir haben eine Möglichkeit gefunden, diese Raspeln komplett in der Fräsbearbeitung – so gratfrei wie möglich – zu fertigen. Damit das möglich ist und um allen Ansprüchen gerecht zu werden, braucht es natürlich die richtigen Maschinen und das sind eben aufgrund ihrer vielen einzigartigen technischen Features die Maschinen von Mazak.“
Maschinen mit hoher Dynamik und perfekter Maschinenkinematik
Eine Schlüsselrolle spielt in der Produktion bei Armbruster seit Jahren eine Mazak INTEGREX i-200 ST. Für die nötige hohe Flexibilität und Leistung bei der Dreh- und Fräsbearbeitung von komplexen Werkstücken in einer Aufspannung ist die Maschine mit Hochleistungs-Haupt- und Gegenspindeln mit 8-Zoll-Futter und jeweils 4.000 min-1 und 30 kW ausgestattet. Sie verfügt außerdem über eine integrierte kompakte Frässpindel mit HSK-Aufnahme mit einer Fräsleistung von 12.000 min-1 und einen untenliegenden Werkzeugrevolver mit 9 Werkzeugplätzen, der eine 5-Achsen-Simultanbearbeitung mit zwei Werkzeugen und damit die Bearbeitung der Werkstücke in einer Aufspannung erlaubt. Das Werkzeugmagazin an der Rückseite der Maschine ist mit 112 Werkzeugplätzen ausgestattet. Optional sind Werkzeugmagazine für bis zu 220 Werkzeuge erhältlich. Der großzügige 300-mm Hub der Y-Achse und eine B-Achse mit einem Drehbereich von 240° sorgen für uneingeschränkte Konturbearbeitung.
Auf einer weiteren Mazak INTEGREX wird durchgängig Kobalt-Chrom bearbeitet. Dieser Werkstoff ist für seine Härte und Zähigkeit bekannt, bietet eine hohe mechanische Beständigkeit sowie eine hohe Korrosions- und Dauerfestigkeit und wird unter anderem für Knieimplantate verwendet. Er stellt aber für die zerspanende Fertigung eine Herausforderung dar. Die Achslager für diese Kniesysteme werden von Armbruster geliefert, sie sorgen für die große Belastbarkeit.
Die neueste Mazak-Maschine, eine 2023 beschaffte INTEGREX i-200H S verfügt über ein Zehn-Zoll-Futter und ist mit Hochleistungs-Haupt- und Gegenspindel mit jeweils 4.000 min-1 und 30 kW ausgestattet sowie mit einer orthogonalen Revolverscheibe mit 12 Werkzeugplätzen, die symmetrisch entgegengesetzt zum oberen Frässpindelrevolver angeordnet ist. Die Maschine verfügt über einen großzügigen 300-mm Hub der Y-Achse und eine B-Achse mit einem Drehbereich von 240° für uneingeschränkte Konturbearbeitung. Auch die INTEGREX i-200H S verfügt über eine leistungsstarke Frässpindel mit Fräsleistung von 12.000 min-1 (optional 20.000 min-1) und 24 kW. Auf der Maschine werden hochkomplexe Werkstücke in Kleinserien gefertigt. Ein Highlight dieser Maschine ist die Möglichkeit, Tieflochbohrungen bis 350 mm durchzuführen. Diese Technologie musste bisher außer Haus gegeben werden.
Die neueste Steuerungsgeneration SmoothAi, mit der die INTEGREX i-200H S ausgestattet ist, verfügt über eine Vielzahl an Hilfsfunktionen Smooth Machining und Virtual Machining, die gerade bei der Werkstattprogrammierung die Einrichtezeit erheblich verkürzen. Mit der 3D-Assist Funktion können Werkstückzeichnungen (Step, Iges, Parasolid) geladen werden und die von der Feature-Erkennung automatisch markierten oder vom Bediener manuell selektierten Elemente direkt ins Mazatrol Programm übernommen werden.
Die für eine Roboterautomation wichtige Smooth RCC-Funktion (Robot Cell Controller) bietet hochentwickelte Automatisierungsfeatures wie die Überprüfung von Werkzeugen und Vorrichtungen, während der Robot Setup Assist eine effiziente Programmierung des Roboters innerhalb des Koordinatensystems der Maschine ermöglicht. Beide Funktionen sind über die SmoothAi-Schnittstelle zugänglich.
Die INTEGREX i-200H S gehört zur Baureihe i-H, bei deren Entwicklung das Augenmerk speziell auf die Anforderungen für eine Automatisierung gelegt wurde. Die Maschinen haben eine gerade verlaufende Front, das Werkzeugmagazin wurde an die Rückseite der Maschine verlegt. Dadurch ergibt sich ein verbesserter Zugang für frontal angeordnete Automatisierungssysteme wie Gelenkroboter aber auch für seitlich angeordnete Portalladesysteme oder Stangenlader.
Trotz dieser optimalen Voraussetzungen für eine Automatisierung bei der INTEGREX i-200H S war es zuerst die INTEGREX i-200 ST, für die man 2019 eine Automatisierung in Erwägung zog. Der untere Revolver war für die Bearbeitung langer Bauteile ideal. Jetzt ging es um die Frage, wie dieser Prozess für größere Stückzahlen automatisiert werden könnte.
Die Mazak INTEGREX i-200 ST wurde mit einem Roboter automatisiert.
Innovativ gedacht: Automationslösung mit Roboter statt Stangenlader
Der Platz neben der Maschine reichte für einen (naheliegenden) Stangenlader nicht aus. Es musste also eine andere Lösung gefunden werden. „Für die Automation hatten wir mehrere Hersteller angefragt,“ erzählt Tobias Armbruster, der Produktion und Vertrieb verantwortet. „Die beste Lösung kam letztendlich vom niederländischen Automationshersteller Cellro. Christian Dietz, Cellro-Gebietsverkaufsleiter Süddeutschland, und die Spezialisten in der deutschen Cellro-Niederlassung in Brackenheim kümmerten sich intensiv um die Aufgabenstellung.
Jetzt sorgt eine Roboterzelle mit Schubladensystem nicht nur dafür, dass einzelne Werkstücke in die Maschine geladen werden, der Roboter kann auch Stangenmaterial in den Arbeitsraum laden. Die Stange wird zunächst in die Hauptspindel eingeführt und dort fixiert. Nach der Bearbeitung wird das Werkstück in die Gegenspindel eingespannt, abgestochen und fertig bearbeitet. Der Roboter greift das Fertigteil dann zur Entladung aus der Gegenspindel ab.
Christian Dietz erläutert die Besonderheiten der Roboter-Automation: „Die Anlage kann sehr flexibel eingesetzt werden, ideal für kleine Serien und unterschiedliche Werkstückgrößen. Eine eigene Software parametrisiert die Werkstückdaten für einen reibungslosen Beladevorgang. Die verschiedenen Werkstückgreifer lagern in einem Greiferspeicher innerhalb der Roboterzelle und können jederzeit, auch während des Bearbeitungsprozesses, automatisch vom Roboter gewechselt werden.“
Weil das so gut funktioniert, wird in Sachen Automation bei Armbruster zurzeit wieder einmal in die Zukunft geplant. Demnächst sollen drei Mazak-Maschinen, die in einer U-förmigen Anordnung stehen, mit einer gemeinsamen Roboterlösung automatisiert werden. Auch die INTEGREX i-200H S soll demnächst eine Automation bekommen. Die Anfrage an Cellro läuft bereits.
Warum entscheidet man sich bei Armbruster immer wieder für Mazak-Maschinen und Cellro-Automationssysteme? Für Tobias Armbruster ist das eine klare Sache: „Partner sollten sich gegenseitig weiterbringen, innovativ sein und technologisch führend,“ sagt er abschließend. „Dieses Gefühl haben wir als Armbruster GmbH bei Mazak und Cellro gleichermaßen.“
Der Roboter kann einzelne Werkstücke aus dem Schubladensystem zur Beladung entnehmen oder auf das im unteren Bereich gelagerte Stangenmaterial zugreifen.