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Hier ticken die Uhren anders

Qualität und Präzision auf die Spitze getrieben

Fertigung für die Uhrenindustrie

Proart produziert zwischenzeitlich ausschließlich für die Uhrenmarke Richard Mille. Im Bild die RM 60-01

Hohe Ansprüche an Präzision und Qualität sind in der spanenden Fertigung in vielen Industrien gefordert. Doch die Uhrenindustrie treibt das auf die Spitze: Selbst kleinste Nachlässigkeiten und jede noch so winzige optische Unregelmäßigkeit sorgen hier bereits für Ausschuss.

Betriebe der spanenden Fertigung für die Uhrenindustrie müssen ihre Leistungsfähigkeit täglich und bei jedem einzelnen Teil unter Beweis stellen. Mit dem Einhalten von minimalen Maßtoleranzen sticht ein Unternehmen nicht aus der Masse hervor, sondern erfüllt gerade einmal die Grundvoraussetzungen. Denn darüber hinaus ist bei Uhren – insbesondere bei sichtbaren Oberflächen – ein optisch ansprechendes Bearbeitungsbild entscheidend. Zu schaffen ist das nur mit einer hochwertigen Maschinenausstattung, die für diese Art von Präzision und Oberflächenqualität gemacht ist.

Im Schweizer Jurabogen haben sich viele kleinere Betriebe aus der Uhrenindustrie angesiedelt. Im Jahr 2012 zog die Firma Proart Prototypes S.A. hier im kleinen Örtchen Les Breuleux, im Kanton Jura, in ein neues Fabrikgebäude ein. Die Firma, die ursprünglich als Ein-Mann-Betrieb mit konventionellen Werkzeugmaschinen auf den Bau von Prototypen spezialisiert war, produziert zwischenzeitlich ausschließlich für die Uhrenmarke ‚Richard Mille‘. Die neue Anlage wurde nach der Übernahme des Unternehmens durch die Richard-Mille-Gruppe angeschafft, die sich auf diesem Weg von anderen Zulieferern unabhängig gemacht hat. So ist gewährleistet, dass selbst ihre kleinen und kleinsten Fertigungsaufträge, wie sie in der Produktion von hochwertigsten Uhren oft vorkommen, prompt und zuverlässig erledigt werden.

Seit Anfang 2013 sind in diesem Unternehmen 15 unterschiedliche Präzisionswerkzeugmaschinen im Einsatz, um Teile für Uhrenunikate und Kleinserien von bis zu maximal 300 Stück zu bearbeiten. Pro Jahr entstehen zwischen 3.000 und 3.500 Uhren, verteilt auf etwa 30 unterschiedliche Modelle, in folgender Konstellation: Richard Mille ist für Entwicklung und Design der Uhren zuständig; Proart fertigt Uhrenteile, vor allem aus Titan oder Gold und erledigt erste Arbeitsschritte der Montage, Guenat S.A. Montres Valgine übernimmt die Endmontage.

Neue Maschine bringt Unabhängigkeit

Didier Habegger: „Da wir keine großen Serien haben, ist für uns wichtig, dass sämtliche Werkzeuge immer im Speicher der Steuerung bleiben. Das erleichtert und beschleunigt das Umrüsten ungemein."

Mit der Anschaffung einer EMCO MAXXturn 65, einem SINUMERIK gesteuerten Drehzentrum mit Stangenlader, hat das Fertigungsunternehmen ganz wesentlich an Autonomie gewonnen. Zuvor war Proart bei der Produktion von Uhrengehäuseteilen aus Titan auf die Zulieferung gestanzter Rohlinge angewiesen. „Davon mussten wir immer gleich mehrere Hundert Stück abnehmen. Zudem kam es bei den Rohlingen immer wieder zu Problemen bei der Bearbeitung, beispielsweise durch Spannungen und Ungleichmäßigkeiten im Material", so Alain Varrin, Geschäftsführer von Proart. Seit der Inbetriebnahme der EMCO-Drehmaschine Anfang 2014 werden die Teile nicht mehr aus Rohlingen, sondern aus dem Vollen gefertigt. Damit hat sich auch die Zahl der notwendigen Bearbeitungsgänge reduziert. Während bei den gestanzten Rohlingen nach dem Schruppen noch vier bis fünf Arbeitsgänge erforderlich waren, sind es nun nur noch zwei. „Mit der neuen Maschine sind wir unabhängiger und wesentlich schneller geworden – ohne Einbußen bei der Qualität", erklärt Varrin. Das Drehzentrum gestattet die Bearbeitung des Werkstücks an Spindel und Gegenspindel und ist mit der leistungsfähigsten Siemens-CNC, der SINUMERIK 840D sl, ausgestattet. Sie bringt alle notwendigen Funktionen mit, um das Potenzial und die Präzision der Drehmaschine maximal auszuschöpfen.

Die Beschaffung dieser Maschine war über den Schweizer EMCO-Exklusivvertrieb, die Argonag AG (Affoltern am Albis), erfolgt. Für die besonderen Anforderungen haben die Werkzeugmaschinenexperten mit zwei direkt auf dem Revolver montierten Hochfrequenzspindeln eine Speziallösung entwickelt und umgesetzt. „Diese Spindeln lassen sich über die CNC ansteuern, programmieren und überwachen", erklärt Heinz Müller, der bei Argonag zuständige Betreuer von Proart. „Da die Stromversorgung intern zugeführt ist, lässt sich der Werkzeugwender durchschwenken. Das verhindert Beschädigungen an den Versorgungsleitungen durch Späne oder Schmiermittel."

Werkzeugplätze mehrfach belegen und einfach verwalten

Für Innengewinde mit einem Durchmesser von 0,8 mm kommt auf der MAXXturn 65 der Bearbeitungsmodus Wirbelfräsen zum Einsatz

Neben der Spezialausstattung verfügt die EMCO-Maschine über viele nützliche Details, die die tägliche Arbeit der Maschinenbediener erleichtert: Der Zwölffach-Servo-Revolver ist ergänzt durch Multitools, die es erlauben, die Werkzeugplätze auf dem Revolver mehrfach zu belegen. Das löst das bekannte Problem, dass Drehmaschinen nur eine begrenzte Anzahl von Werkzeugplätzen bieten. Die Werkzeugverwaltung der SINUMERIK unterstützt diese Anwendung mit allen notwendigen Funktionen. Die Werkzeuge lassen sich ganz einfach als Multitool anlegen und mit den gewohnten Funktionen der komfortablen SINUMERIK Werkzeugverwaltung einfach handhaben. Die Werkzeugliste ist bei mehrfach belegten Plätzen um eine Spalte für die Multitool-Platznummer ergänzt. Didier Habegger, der die EMCO bedient, ist von der Werkzeugverwaltung der Bedienoberfläche SINUMERIK Operate auf der CNC restlos überzeugt: „Da wir keine großen Serien fertigen, ist es für uns besonders wichtig, dass sämtliche Werkzeuge immer im Speicher der Steuerung bleiben. Das erleichtert und beschleunigt das Umrüsten ungemein." Der im Arbeitsraum montierte Werkzeugmesstaster und die vordefinierten Messzyklen der SINUMERIK erlauben überdies im Automatikbetrieb das Vermessen und die Bruchüberwachung des Werkzeugs.

Typische von Proart gefertigte Werkstücke gehören meist entweder zum Uhrengehäuse oder sind Elemente der markenspezifischen Uhrwerke. Etwa 18 Minuten dauert es, bis beispielsweise die sogenannte Lünette aus Titan, die als Zierring auf dem Gehäusekorpus das Uhrenglas fasst, fertig aus der MAXXturn 65 kommt. Auf ihrer Außenseite sind Zapfen zu fräsen; zudem gibt es mehrere Innengewinde mit einem Durchmesser von 0,8 mm, für die der Bearbeitungsmodus Wirbelfräsen zum Einsatz kommt. Die Gewinde werden noch an der Maschine vom Bediener nachgemessen bzw. kontrolliert.

Die Größe des Bearbeitungsprogramms für ein Uhrengehäuse, das mit einem 0,5-mm-Fräser bearbeitet wird, mit Splines von nur 0,002 mm (2 µm) und weiteren komplexen Details, beträgt etwa 2 GByte. Um auch bei sehr aufwendigen Teilen nicht an die Grenzen zu stoßen, wurde der Speicher der Steuerung erweitert. Kurze Satzverarbeitungszeiten ermöglichen ein spürbar schnelleres Arbeiten. Für eine hohe Leistungsfähigkeit ist die CNC zudem mit der High-Speed-Option SINUMERIK MDynamics mit Advanced Surface ausgestattet. Zwar ist die Fertigung bei Proart nur einschichtig besetzt; da die Maschine aber für die Zuladung mit einem Stangenlader und für den Abtransport der Teile mit einem Förderband ausgestattet ist, kann bei Bedarf die Fertigung rund um die Uhr auch in der Geisterschicht laufen.

Höhe des Materialpreises ist ein relativer Wert

Seit der Inbetriebnahme der EMCO werden Uhrengehäuse-Teile aus Titan nicht mehr aus geschmiedeten Rohlingen, sondern aus dem Vollen gefertigt. Im Bild: Verschiedene Arbeitsschritte von der Titanstange bis zum ringförmigen Uhren-Gehäuseteil.

Während in der Produktion für die Automobilindustrie oder die Medizintechnik Titan oder hochlegierte Stähle schon als teure Materialien gelten, lockt das Thema Materialpreis bei Alain Varrin nur ein leichtes Lächeln hervor: „Selbst bei Uhren aus massivem Gold ist der erzielte Verkaufspreis mehr von den geringen Stückzahlen, der hohen Qualität und der jeweiligen Marke abhängig, als vom eingesetzten Material." Speziell das hochpreisige Segment des Uhrenmarktes gehorcht ganz eigenen Regeln, die nicht mit anderen Industrien zu vergleichen sind – diese Uhren ticken in jeder Hinsicht anders. Das illustrieren u. a. die „RM 27-01 Tourbillon Rafael Nadal" mit einem Carbon-Nanotube-Gehäuse, deren Handaufzugskaliber von Drahtseilen gehalten ist, sodass sie 5.000 g (also die 5.000-fache Erdbeschleunigung) aushält, oder die aus solidem Saphir gefertigte „RM 56-01 Tourbillon Sapphire", die komplett transparent ist und einen Blick auf das Uhrwerk gestattet. Wer sich ein solches Stück leisten will, muss nicht nur vergleichsweise vermögend sein, sondern auch etwas Geduld mitbringen, denn die Maschinenbearbeitungszeit dieser Uhren kann zuweilen mehr als drei Monate betragen.

Über die Argonag AG

Die aus solidem Saphir gefertigte komplett transparente „RM 56-01 Tourbillon Sapphire" gestattet einen Blick auf das Uhrwerk

Das inhabergeführte Familienunternehmen Argonag AG verkauft seit über 40 Jahren Werkzeugmaschinen und Ausbildungssysteme verschiedener europäischer Werkzeugmaschinenhersteller in den Schweizer Markt. Als weltweit ältester Partner der österreichischen EMCO Maier GmbH, betreut Argonag zwischenzeitlich – allein von diesem Hersteller - über 1.100 Dreh- und Fräsmaschinen in der Schweiz und in Lichtenstein.

Neben Verkauf und Service erarbeitet Argonag auch kundenspezifische Lösungen, die über die Standardausstattung der Werkzeugmaschinenhersteller hinausgehen. Am Beispiel von Proart wurden zwei direkt auf dem Revolver aufgebaute Hochfrequenzspindeln montiert, die sich unmittelbar über die CNC ansteuern, programmieren und überwachen lassen. Dank der Zuführung der Stromversorgung durch die Mitte lässt sich der Werkzeugwender durchschwenken, was die Programmierung vereinfacht und Kollisionen verhindert. Die Realisierung dieser kundenspezifischen Lösung erfolgte in der Zusammenarbeit von Emco, Siemens, Sauter (Werkzeugrevolver), Ibag (Motorspindel) und argonag.