Virtuos CNC-gefräst

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/ Filigran und detailreich: Die von Weinzierl gefrästen Ornamente erforderten umfangreiches Know-how.
Andreas Weinzierl fräst spektakuläre Ornamente in Rekordzeit
Virtuos CNC-gefräst
Gerade mal zwei Monate hatte Andreas Weinzierl Zeit, um 128 aufwendige
Ornamente für eine spektakuläre Orgel zu fräsen. Dank ausgeklügeltem Zusammenspiel von moderner Software und leistungsstarker CNC-Technologie hat der
pfiffige Schreinermeister diesen ungewöhnlichen Auftrag mit Bravour bewältigt.
I Dieser bislang außergewöhnlichste Auftrag
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für Andreas Weinzierl, Geschäftsführer von
3D-Holzdesign in Traunstein, hatte es in sich,
die Aufgabenstellung anspruchsvoll: Das
Fräsen von 128 Zierteilen in 3D, und zwar
binnen gerade mal zwei Monaten. Im vergangenen September wurde die Orgel (Maße:
12,5 m breit, 10,5 m hoch) eingeweiht. Auftraggeber war der russische Staat. Heute ist
die Konzertsaalorgel in der Neuen Philharmonie in der Stadt Pensa im Einsatz.
baut und verpackt. Ein Anpassen und Prüfen
der Ornamente war unmöglich. Hinzu kam,
dass es keine Datengrundlage für die einzelnen Zierteile gab. Die in der Zeichnung angedeuteten Ornamente waren lediglich für eine
Visualisierung angedacht. So musste eine
komplett neue Datengrundlage geschaffen
werden. „Konventionell ließen sich die Profilleisten nicht fertigen. Einzig allein ein Bildhauer hätte die konisch rund zulaufenden
Profile herausschnitzen können“, so Weinzierl.
Erster und einziger Zusammenbau vor Ort
Als der Auftrag im Februar 2013 erteilt wurde,
war das Orgelgehäuse in Saarbrücken bei der
Hugo Mayer Orgelbau GmbH bereits abge-
Die neue Basis: Exakte Daten in 3D
Mit dem Unternehmen Augenpulver – Design
und Illustration GbR aus Wiesbaden fand
Weinzierl einen kompetenten Partner. Das
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Unternehmen erstellt Highend-3D-Grafiken
und Visualisierungen für die Industrie. Zum
Erstellen der Daten kamen Cinema 4D und
zum Teil sogenannte Sculpting-Programme
wie 3D-Coat zum Einsatz. Dabei werden die
3D-Daten entweder anhand von Plänen
rekonstruiert oder anhand von gescannten
3D-Daten wieder vervollständigt. Zur Erstellung der gewünschten Ornamente stand
zunächst nur ein Rendering zur Verfügung,
in dem einige Rankenelemente zu sehen,
jedoch in keiner Weise verwendbar waren.
Zunächst wurden die CAD-Daten der Orgel
ohne die Ornamente importiert und die leeren Flächen passend mit Ranken und Stützen
gefüllt. Zunächst erstellte man alle Basisran-
/ Geschafft! Schreinermeister Andreas Weinzierl hat
das anspruchsvolle Projekt in Rekordzeit abgearbeitet.
/ Die robuste Bauweise der Homag BOF 311 sorgte
für die nötige Maschinenperformance.
/ Die Orgel in der russischen Stadt Pensa ist
beachtliche 12,5 m breit und 10,5 m hoch.
/ Bei der Herstellung der Ornamente war hohe
Präzision ein Muss. Weinzierl hat dies dank seinem …
/ … langjährigen CNC-Know-how und optimierten
Bearbeitungsstrategien bestens hinbekommen.
kenteile, kombinierte diese zu einem Rankenwerk und passte sie an die benötigten Maße
an. Paul Kramer, Technical Director von
Augenpulver: „Bei einem Rankenwerk ist zum
Beispiel darauf zu achten, dass bestimmte
Dicken nicht unter- oder überschritten werden, sich gewisse Elemente gar nicht fräsen
lassen und alle Elemente in etwa die gleiche
Ausprägung haben. Letztendlich mussten die
Rankenteile exakt in bestimmte vorgegebene
Flächen passen. Einige Teile wurden nach dem
Erstellen über ein vorgegebenes Bogenmaß
dann sogar noch gebogen. Mit Cinema 4D
sind diese Anpassungen kein Problem.“
Beim Import wurde peinlichst darauf geachtet, dass die Orgel millimetergenau genau in
Cinema 4D importiert wurde. Das war die
Basis für die Erstellung der Ranken. „Die
benötigten Daten in einem konventionellen
CAD-Programm zu bauen, wäre fast unmöglich gewesen“, so Kramer.
Die Umsetzung: Mastercam trifft Homag
Die Produktion der Bauteile musste natürlich
wirtschaftlich effizient realisiert werden –
wofür das Homag-CNC-Bearbeitungszentrum
BOF 311 und die CAD/CAM-Software sorgten.
Weinzierl und seine Kollegen von 3D-Holzdesign setzen hierfür seit Jahren Mastercam
ein. Der Mastercam-Händler Formtec AG aus
der Schweiz entwickelte dazu eine durchgängige und durchdachte Anbindung für HomagMaschinen.
Mit der robusten Bauweise der Homag
BOF 311 verfügte Weinzierl über die nötige
Maschinenperformance. Hochflexibel in der
Bearbeitung ist die CNC-Maschine vor allem
durch die Fünfachs-Frässpindel „Drive5+“. Sie
steht für ein volles Drehmoment auch bei
niedrigen Drehzahlen und verfügt über eine
Flüssigkeitskühlung für hohe Präzision und
lange Lebensdauer.
Gefräst wurden die Ornamente ausschließlich
mit Stellachse. Das Feinschlichten wurde mit
kleinen Kugelfräsern durchgeführt. Lediglich
das Formatieren der gebogenen Bauteile fand
simultan statt.
Weinzierl betont: „Besonders zu erwähnen
ist hier die Tatsache, dass einige Bauteile
zunächst als 3D-Rohteil vorgefertigt werden
mussten. Dazu wurden sie zuerst rückseitig
als Einzelbrett ausgehöhlt und die Gehrungsflanken angefräst. Danach wurden die Bohlen
entsprechend rund zu einer Einheit verleimt.“
Das so entstandene Kreissegment wurde
anschließend auf der konvexen Gegenseite
mit einem 16-mm-Standard-Schruppfräser
Material im Abstand von zwei Millimetern zur
Originalkontur herausgearbeitet. Anschließend ließ man einen 12-mm-Halbrundfräser
die Ranken konturparallel abfahren.
Hierfür eignet sich besonders die Werkzeugwegstrategie „Hohlkehle“. Dabei wird konturparallel zu einer Kurve gefräst, welche die
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/ Der 3D-Holzdesign-Azubi hat gut lachen: Aufträge
wie diese hat man wirklich nicht alle Tage.
/ Die BOF 311 bei der Arbeit: Die Präzision, Flexibilität
und Robustheit des Bearbeitungszentrums …
/ … hat wesentlich zum Gelingen des sehr anspruchsvollen Auftrages beigetragen.
/ Zum Erstellen der Daten kamen Cinema 4D und
Sculpting-Programme zum Einsatz. Dabei …
/ … vertraute Weinzierl auf die umfassende Kompetenz
der Firma Augenpulver mit Sitz in Wiesbaden.
Daten und Fakten
Auf einen Blick
· Die Bauzeit der Orgel betrug ein Jahr, die
Hauptrichtung der einzelnen Ranke vorgibt.
So entsteht ein Fräsergebnis, das dem handwerklichen Schnitzen sehr nahe kommt.
Im nächsten Schritt werden die Vertiefungen,
die kleiner als 12 mm sind, mit einem
5-mm-Halbrundfräser nachbearbeitet, da
ansonsten das Schlichtwerkzeug brechen
würde. Dieses erreicht auf Anhieb nämlich
auch die Vertiefungen, die das Vorgängerwerkzeug aufgrund des Durchmessers nicht
vorschruppen konnte. Die in Mastercam vorgesehene Strategie „Restmaterialschruppen“
berechnet diese Bahnen automatisch in
Abhängigkeit vom vorherigen Fräswerkzeug.
Letzte Schritte, längste Schritte
Nachdem die Werkzeugwege bisher alle dem
Schruppen bzw. Vorfräsen gegolten haben,
fehlte noch das Endschlichten: Ein Bahnversatz von 0,4 mm gewährleistete dabei eine
saubere Oberfläche. Die Vorschubgeschwin-
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digkeit lag bei 6 bis 8 m/min. Damit war
Weinzierl auch bei der langwierigsten Fräsoperation angekommen: 70 % des Zeitaufwands gingen zulasten des Endschlichtens.
Für die Homag BOF 311 bedeutete das:
drei Tage fräsen, nonstop, rund um die Uhr.
Gewusst wie: Kleben statt spannen
Beim Werkstückspannen setzte Weinzierl
auf eine eigene Lösung: „Ich habe einen
entsprechenden Sprühkleber ausfindig
gemacht. Dieser lässt sich auch nach Wochen
noch rückstandsfrei lösen. Bezüglich der
Auftragsmenge sollten zuvor allerdings
Versuche gemacht werden. So habe ich
sämtliche Rankenwerke mit Sprühkleber
auf einer Opferplatte fixiert und dann im
Anschluss abgelöst. Plane Flächen wurden
dabei in der Furnierpresse und gebogene
Rankenwerke mittels Vakuumtisch verpresst.“
(cn/Quelle: Homag, Julia Weber) I
Aufbauzeit in Penza rund sechs Wochen.
Die Orgel (Breite 12,5 m, Höhe 10,5 m,
Tiefe 4,5 m) verfügt über 47 Register,
verteilt auf drei Manuale und Pedal. ·
Besonderheit: großes symphonisches
Orgelwerk mit einem neoklassizistischen
Orgelgehäuse.
Die Herstellung der Ornamente
erfolgte auf einem Homag-Bearbeitungszentrum BOF 311 (Bearbeitungshöhe
300 mm) mit Fünfachs-Frässpindel
Drive 5+ (15 kW, 24 000 min-1)
Am Projekt beteiligte Unternehmen:
www.homag.com
www.formtecag.ch
www.augenpulver-design.de
www.orgelbau-mayer.de
·
·
3D-Holzdesign
83278 Traunstein
www.3D-holzdesign.de