WENN MIKROMETER ÜBER WISSEN-SCHAFTLICHEN ERFOLG ENTSCHEIDEN

Die Black Forest RMS GmbH entwickelt und fertigt hochpräzise Aluminium- und Stahlbauteile sowie Spiegeloberflächen. Für das internationale ngVLA-Pro-jekt (Next Generation Very Large Array) sollen in den kommenden Jahren insgesamt 244 Radioteleskope mit 18 Metern Durchmesser sowie weitere 19 Anlagen mit sechs Metern Durchmesser über eine Distanz von mehr als 8.000 Kilometern verteilt installiert werden.

Für dieses Projekt werden hier die hochpräzisen Panels des Gegenreflektors gefertigt. Sie sammeln und bündeln die von den Teleskopen empfangenen Signale und müssen daher wesentlich genauer gefertigt werden als die Hauptpanels, die in einem speziellen Formungsverfahren hergestellt werden. Dabei gilt eine einfache Re-gel: Je höher die zu empfangenden Frequenzen, desto präziser muss die reflektierende Oberfläche sein. Und genau hier beginnt die Herausforderung.

AUS 200 KILOGRAMM WERDEN ACHT

Vor uns liegt ein massiver Aluminiumblock mit rund 200 Kilogramm Gewicht. Nach etwa vier Stunden Be-arbeitungszeit verlässt ein lediglich acht Kilogramm schweres Bauteil die Maschine. Das eigentliche Kunst-stück ist dabei jedoch nicht die Materialabtragung, sondern die erzielte Genauigkeit. Die fertigen Panels erreichen eine Formgenauigkeit von weniger als drei Mikrometern RMS. Bei solchen 3D-Freiformflächen mit spiegelähnlicher Oberfläche wird jede kleinste Unre-gelmäßigkeit sichtbar.

Der Anspruch dabei ist, die Präzision in der Aluminiumspiegelfertigung auf ein bislang unerreichtes Niveau zu heben.

WENN HÖCHSTE MASCHINENGENAUIGKEIT ALLEIN NICHT AUSREICHT

Die Grundlage der Fertigung bei Black Forest RMS bilden die hochgenaue Maschine und die schnelle HEI-DENHAIN-Steuerung. Für die geforderte Präzision setzt das Unternehmen zusätzlich auf ein eigens entwickeltes, softwaregestütztes Fehlerkompensationsverfahren, das kontinuierlich weiterentwickelt wird. Damit werden prozessbedingte Abweichungen erfasst und durch gezielte Korrekturen im Bearbeitungsprozess weitgehend kompensiert. Nach der Installation der neuen Maschine wurde zunächst ein Testpanel gefertigt und anschließend auf einer Messmaschine vermessen. Die dabei ermittelten Abweichungen lagen bereits in einem Bereich, der für viele industrielle Anwendungen als außergewöhnlich präzise gelten würde. Für die hohen Genauigkeitsanforderungen von Black Forest RMS boten sie dennoch Ansatzpunkte für eine weitere Feinoptimierung.

Nach Abstimmungen mit dem Maschinenhersteller wurde die HEIDENHAIN Helpline eingebunden. „Da sitzen Leute, die wirklich etwas verstehen“, sagt Prozessentwickler Gerd Strössner. Aus einer zunächst nahezu unlösbar erscheinenden Fragestellung entwickelte sich noch am selben Tag eine überraschend pragmatische Lösung:

Die Software-Option 3D-ToolComp wurde freigeschaltet, um das Werkstücktastsystem dreidimensional zu kalibrieren. Richtungsabhängige Schaltabweichungen des Tasters werden in Korrekturtabellen hinterlegt und bei späteren Messvorgängen automatisch berücksichtigt. Perspektivisch soll jedes Panel direkt auf der Maschine vermessen werden. Die gewonnenen Messdaten können genutzt werden, um den Bearbeitungsprozess kontinuierlich zu optimieren und Korrekturen weitgehend automatisiert zurückzuführen.