Fachhochschule Amberg - Weiden Praktikumsbericht WS 2001/02

1982: Einführung eines „neuen Zielkonzeptes“, dass nach folgenden Zielen arbeitet:

1990: Bau der Halle 5

Damit entstand eine neue Fabrik, das EWA. Sie ist einer der modernsten Elektronikfabriken der Welt (die Fabrik des Jahres 1997!)

1995: Fertigstellung des Lieferzentrums in der Fuggerstrasse in Amberger Stadtwesten Heute, über 50 Jahren nach dem Zuzug der Firma, ist sie nicht mehr vom Stadtbild in Amberg wegzudenken.

Hier werden Niederspannungsschaltgeräte entwickelt und gefertigt Die Firma Siemens ist am Standort Amberg in 2 Betrieben zergliedert. In das GWA mit ca. 3400 Mitarbeitern und in das EWA mit 750 Mitarbeitern. Die Gesamtbeschäftigungszahl einschließlich Cham liegt bei 4000 MA. In Amberg werden jährlich fast 100 neue Auszubildende und Praktikanten ins Berufsleben eingeführt.

2. Wochenberichte

2.1 M 741 / 742 Stanzteile / Bohrteile

Die ersten 2 Wochen meines Praktikums vom 08.10.01 bis 19.10.01 habe ich in der Abteilung M 741/742 verbracht. Die Abteilung stellt die Stanzteile, Stanzteilbaugruppen und Bohrteile her.

Einen Tag lang war ich im Werkzeugbau. Hier werden die Werkzeuge für die Stanzautomaten gebaut und repariert. Die stumme Werkzeuge und Stifte werden geschliffen oder ausgetauscht. Die durchgeführte Reparaturen werden in den Werkzeugpass eingetragen. Anschließend werden die Werkzeuge in die Stanzerei zurückgeschickt.

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Schematische Darstellung der Stanzwerkzeuge:

Den nächsten Tag habe ich im Erodierraum verbracht. Dabei habe ich das Verfahren des Drahterodierens, Drahterosionsmaschinen und deren Funktionsweise kennengelernt. Hier werden die Stanzwerkzeugbestandteile für Werkzeugbau produziert. Das Verfahren hat mich besonders interessiert, weil ich vorher darüber keine Ahnung hatte. Ich hatte die Möglichkeit, den Prozess zu beobachten und Theorie dazu durchzustudieren.

Physikalisches Prinzip:

Funkenerosion - Materialabtrag durch eine Reihenfolge von unterbrochenen el. Entladungen, die zeitlich von einander getrennt sind, d. h. dass nur ein Funken auf einmal erzeugt wird. Die Entladungen werden durch eine Spannungsquelle erzeugt und finden in einer dielektrischen Flüssigkeit statt.

An 2 Elektroden (Werkstück selbst und eine Drahtelektrode) im Medium wird die Spannung angelegt. Es baut sich ein el. Feld auf. Die Entladung erfolgt am Ort des stärksten el. Spannungsfeldes. Negative und positive Ionen werden auf hohe Geschwindigkeiten beschleunigt, es entsteht ionisierter und somit stromleitender Kanal. In diesem Bereich wird die Temperatur von 8000 - 12000°C erreicht. Material wird geschmolzen und verdampft, wobei sich eine Gasblase bildet, die dann aufgrund der kühlenden Wirkung des Dielektrikums implodiert. Die Schmelze wird aus der Bearbeitungsstelle geschleudert. Die Materialpartikel werden von der Flüssigkeit abgeführt. An dieser Stelle bleibt ein Krater. Der Vorgang verläuft berührungslos.

Bei der Drahterosion wird der Materialabtrag mittels einer durch das Werkstück laufenden kontinuierlich erneuerten dünnen Drahtelektrode (d=0,02 - 0,5mm) bewirkt. Die Formgebung erfolgt durch Bewegung des Werkstückes in x- und y—Richtung. Der Draht wird immer in einer gestreckten Lage durch das Werkzeug geführt. Es ist möglich, Serienschnitte (bis zu 250 mm dick) durchzuführen.

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Die Drahterosionsmaschine sieht folgendermaßen aus:

Die Maschinen laufen voll automatisch. Sie sind CNC-gesteuert. Die Programme werden anhand der CAD- Zeichnungen geschrieben und vom Rechner auf die Maschine übertragen. Das Verfahren ermöglicht die Bearbeitung von Hartmetalllegierungen und gehärteten Stähle. Den Rest der Woche habe ich in der Stanzerei verbracht. Hier werden die Stanzteile für die Schütze mittels der Bruderer-Hochleistungs-Stanzautomaten hergestellt.

BRUDERER-Hochleistungs-Stanz-Automat Typ BSTA 50 EL

Bruderer-Hochleistungs-Stanzautomat Typ BSTA 50 EL mit Elektro-Antrieb ist gebaut für höchste Ansprüche an Präzision, Produktionsleistung, Zuverlässigkeit und für eine außerordentlich lange Lebensdauer. Der Automat wird mit CNC-Steuerung (Siemens 805 SM-P) oder mit APS-Steuerung (Telemechanique TSX 47-30) angeboten. Beide Steuerungsvarianten garantieren hohe Sicherheit und großen Bedienkomfort; Umrüstzeiten dadurch wesentlich verkürzt und Bedienfehler weitgehend ausgeschlossen.

Aufbau und Funktion:

Pressenrahmen: Besonders steife Spezialguss-Ausführung in geschlossener 4-Säulen-Bauweise.

Exzentertriebwerk: Querwellenanordnung mit verstellbarem Hub oder mit Festhub und vollkommenem Ausgleich der rotierenden sowie der vertikal und horizontal auftretenden Massenkräfte bei allem Hubgrößen und Hubzahlen.

Antrieb: Durch einen robusten, praktisch wartungsfreien Drehstrom-Hauptantriebsmotor, der über einen Thyristor-Frequenzumrichter gesteuert wird. Der Antriebsmotor zeichnet sich durch hohes Leistungsvermögen und sehr kurze Hochlaufzeit aus. Der Schwunggrad wird über einen Flachriemen angetrieben. Die Schwunggradmasse ist so bemessen, dass auch bei niedrigen Betriebshubzahlen in der Regel genügend Arbeitsvermögen zur Verfügung steht.

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Kupplung und Bremse: Bewährte Bruderer-Entwicklung mit Einscheibenkupplung und -Bremse in sehr kompakter Bauweise. Wegen des geringen Massenanteils ist sie sehr reaktionsschnell und bewirkt, dass der Stössel bei allen Hubzahlen genau im OT angehalten werden kann. Die Einheit wird durch Pressen-Sicherheits-Ventile gesteuert und überwacht. Stösselführung: Bruderer-Patent mit 4 spielfreien Rundführungen im Bereich der

Bandlaufebene. Spezielle Bauweise und Anordnung der Lager gewährleisten, dass die Führungsgenauigkeit auch bei Temperaturänderung erhalten bleibt. Der dynamische Stabilisierungseffekt der Stösselführungen ist beträchtlich. Unter Beachtung der entsprechenden Vorschrift sind die Führungen ohne Demontagearbeit nachstellbar. Stösselverstellung: Antrieb durch leistungsstarken Drehstrom-Servomotor mit hoher

Verfahrgeschwindigkeit und Positioniergenauigkeit (0,01mm) . Die Verstellspindeln werden nach jeder Verstellung automatisch verspannt.

Hubverstellung: Der Stanzautomat ist sowohl mit verstellbarem Hub für Hubzahlen bis

1120H/min (bei 16 mm Hub), wie auch mit Festhub bis maximal 64 mm vorhanden. Schmier- und Kühlsystem: Alle Lagerstellen in Maschinen-Triebwerk und

Vorschubapparat werden durch das zentrale Öl -Umlaufsystem geschmiert und gekühlt. Das Kühlsystem mit Hochleistungsfiltern und permanenter Drucküberwachung ermöglicht den Betrieb mit minimalen Lagerspielen. Dies trägt entscheidend zu den hohen Werkzeug-Stand-Zeiten bei. Der reichlich dimensionierte Öl/Luft-Kühler wird platzsparend und geschützt gegen Verschmutzung und Beschädigung auf den Schaltschrank montiert. Schwingungsdämpfung: Die bewährten Bruderer-Federdämpfer mit hydraulischer Stabilisierung eliminieren Rest-Schwingungen praktisch vollständig. Spezielle Maschinenfundamente sind nicht erforderlich.

Werkzeug-Einbauraum: Dieser ist besonders groß dimensioniert. Der Zugang vorne

und hinten ist durch hochklappbare Türen geschützt. Die Schließposition wird durch spezielle Sicherheitsschalter elektronisch überwacht. Seitlich sind feste Abdeckungen angebracht. Ausfallöffnungen: Stanzteile und Abfallschnitzel können nach unten und nach allen 4

Seiten ausgebracht werden.

Während des Prozesses werden die Stanzteile kontrolliert. Jedes Mal, wenn 1000 Teile gestanzt sind, wird die Überprüfung der Maßen am Teil durchgeführt. Es wird darauf geachtet, dass die Maße innerhalb vom Konstrukteur vorgegebener Toleranz liegen. Die Messung erfolgt mit Hilfe des optischen Messgerätes mit der Computerunterstützung. Außerdem wird die Dicke der Sn-Schicht an der Oberfläche gemessen. Dies ist mit Hilfe der Röntgenstrahlen möglich. Wenn die im Auftrag geforderte Anzahl der Stanzteile gefertigt ist, werden sie ins Lager transportiert. Wenn die Maße nicht stimmen, dann wird der Konstrukteur gefragt, ob die Abweichung tolerierbar ist. Wenn nicht, dann wird die Fertigung der Teile unterbrochen und Stanzwerkzeug ausgebaut und anschließend nach Werkzeugbau geschickt.

In der Abteilung ist auch Musterbauwerkstatt platziert. Hier werden neu entwickelte Teile von Hand gefertigt, geprüft, wenn nötig, Änderungen vorgenommen. Erst dann können sie serienmäßig hergestellt werden. Zur Fertigung werden solche Maschinen und Einrichtungen verwendet wie z. B. Drehmaschinen, Fräsmaschinen, YAG-Laser, Ultraschallschweißgerät usw. Mich persönlich haben die letzten 2 Maschinen besonders interessiert. In der Musterbauwerkstatt habe ich keine Tätigkeiten ausgeübt, sondern mich mit diesen Maschinen und deren Funktionen beschäftigt.

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YAG-Schneidlaser

Grundlagen.

Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation = Lichtverstärkung durch stimulierte Aussendung von Strahlung

Ein Laser emittiert elektromagnetische Strahlung einer ganz bestimmten Wellenlänge, dieabhängig von Lasertyp - im Wellenlängenbereich zwischen Ultraviolett und Infrarot liegen. Laserprinzip:

Ein Atom kann ein Strahlungsfeld mit passender Photonenenergie entweder abschwächen oder verstärken. Ein Laser nützt den Prozess der stimulierten Emission zur Verstärkung von Licht. Es gibt verschiedene Lasertypen: Gaslaser, Festkörperlaser, Farbstofflaser, Halbleiterlaser.

Bei Lasern, die für das Schneiden und das Schweißen eingesetzt werden, werden Pulse in der Regel durch eine pulsierende Anregung erzeugt. Damit mit dem Laser die Bearbeitungsaufgaben durchgeführt werden können, muss der aufgeweitete Laserstrahl wieder fokussiert werden. Diese Aufgabe übernimmt der Schneidkopf. Er befindet sich am Ende der Strahlführung, unmittelbar vor der Bearbeitungsstelle. Neben der Fokussierung erfolgt im Schneidkopf die Zuführung des Schneidgases, das mit dem Laserstrahl durch die Düse austritt.

Beispiele von Laserstrahlschnitten: Rohre, Profile, 3-dimensionales Schneiden von Gehäuse-und Verkleidungskomponenten. Laserverarbeitung.

Ein Laser ist eine Lichtquelle. Das Licht, das ein Laser aussendet, hat besondere Eigenschaften, die es vom Licht der Sonne oder einer Glühbirne unterscheiden:

- Das Licht, das ein Laser aussendet, ist nahezu parallel und sehr stark gebündelt. D. h. die gesamte Laserleistung kann auf einen sehr kleinen Punkt konzentriert werden. Diese Eigenschaft macht den Laser für die Materialbearbeitung interessant.

- Jeder Laser sendet Licht einer einzigen, für ihn spezifischen Wellenlänge aus. Dieses Licht kann sichtbar oder auch unsichtbar sein. Komponenten eines Lasers:

Zu 1. : Das Lasermedium ist die Stelle, an der das Laserlicht entsteht. Das Lasermedium kann ein Gas sein (z. B. CO 2 ), ein Kristall (z. B. Nd: YAG) oder eine Flüssigkeit (z. B. Farbstoff).

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Zu 2.: Die Pumpquelle ist eine sehr starke Energiequelle, die Energie ins Lasermedium "pumpt". Diese Energie wird zur Erzeugung des Laserlichts benötigt. Die Pumpquelle kann z. B. eine starke Lampe sein.

Zu 3.: Der Resonator sorgt dafür, dass das Laserlicht nahezu parallel und sehr stark gebündelt ist. Der Resonator eines Lasers wird in der Regel durch Spiegel gebildet. Das Lasermedium eines Nd:YAG- Lasers ist ein künstlich hergestellter Einkristall, Yttrium-Al-Granat, in dem ein kleiner Teil der Yttrium-Ionen durch Ionen des Elements Neodym ersetzt sind. Wellenlänge: λ = 1,06 µm

Diese Wellenlänge liegt im nahen Infrarot, sehr nahe am sichtbaren Wellenlängenbereich. Anregung

Die Anregung beim Nd:YAG-Laser erfolgt über ein Energieband, das Pumpband. Durch strahlungslose Prozesse (Wärme) geht das System in das obere Laserniveau über. Dieser Zustand ist durch einen starken optischen Übergang mit dem unteren Laserniveau gekoppelt. Das untere Laserniveau entleert sich sehr schnell strahlungslos in den Grundzustand. Beim Nd:YAG-Laser sind 4 Energieniveaus am Laserprozeß beteiligt. Es handelt sich also um ein 4-Niveau-System. Das ist für die Erzeugung der notwendigen Besetzungsinversion und damit für die erreichbaren Leistungen des Lasers günstig.

Pumpquelle: Lampe

Damit ein Laser Licht emittieren kann, muss ihm zuvor Energie zuge führt werden. Nd: YAG-Laser werden optisch - d. h. mit Licht - gepumpt. Für den kontinuierlichen CW-Betrieb werden Krypton-Bogenlampen oder Halogenlampen eingesetzt. Für Nd:YAG- Laser, die ausschließlich im Pulsbetrieb arbeiten sollen, dienen Xenon-Blitzlampen als Pumpquelle. Diese Lampen senden Licht in einem breiten Wellenlängenbereich aus. Zur Anregung wird aber nur ein schmaler Wellenlängenbereich benötigt.

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