Wir forschen für den Mittelstand.

Schleifblog
Haas Sonderdruck
Prof. Dr.-Ing. Harald Goldau (Hochschule Magdeburg-Stendal) im Schleifblog-Interview
„Wir forschen für den Mittelstand.“
25. März 2015
Gefragter Experte: Prof. Dr.-Ing. Harald Goldau (Hochschule Magdeburg-Stendal). © Foto: Kraas & Lachmann
„Wir kümmern uns um die Produktionstechnik und sind Technologiebrücke für mittel­
ständische Unternehmen“. Das Industrielabor „Innovative Fertigungsverfahren“ genießt
seit vielen Jahren einen exzellenten Ruf auf dem Gebiet der Finish- und Reibschweißtech­
nologie. Prof. Dr.-Ing. Harald Goldau, Prorektor für Forschung, Entwicklung und Technologie­
trans­fer der Hochschule Magdeburg-Stendal, leitet das IL IFV. Anlässlich einer Fachta­gung
zum Thema Schleiftechnologie und Feinstbearbeitung haben wir Professor Goldau zu einem
Interview getroffen.
Schleifblog: Herr Professor Goldau, wie ist Bitte erklären Sie unseren Leserinnen und
das Selbstverständnis Ihres Instituts?
Lesern den Arbeits­schwerpunkt des IndusProfessor Goldau: Das Institut Maschinenbau trielabors „Innovative Fertigungsverfahren“
der Hochschule Magdeburg-Stendal versteht (IL IFV).
sich als Dienstleistungs- und Entwicklungspart- Einer unserer Forschungsschwerpunkte ist die
ner mittelständischer Unter­nehmen der Auto- Endbearbeitung von Bauteilen mit dem Ziel,
mobilindustrie, deren Zulieferer, der Medizin- möglichst nahe an die ideale, an die funktionstechnik und der Armaturenindustrie. Uns ist gerechte Oberfläche heranzukommen. Denn:
sehr daran gelegen, gerade auch Unternehmen, definiert strukturierte, form- und maßhaltigere
die selbst keine ausreichenden Möglichkeiten Oberflächen führen zu weniger Reibung, besserer
für eine praxisorientierte Forschung haben, Funktionsfähigkeit und weniger Energieverlust.
das richtige Know-how und die optimale tech- Dies gilt für die Gleitflächen eines Knieimplantats
nische Ausstattung anzubieten. Das heißt, wir ebenso wie für Dichtflächen an Armaturen und
forschen für den Mittelstand.
der Einspritztechnik im Motorenbereich.
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Wir sind ein Institut mit starkem Praxisbezug,
das bedeutet, dass wir uns haupt­sächlich um
die Produktionstechnik regionaler und auch
überregionaler Industrie­betriebe kümmern. Wir
wollen mit unserer Arbeit die Produktionstechnik unserer Industriepartner verbessern. Im Besonderen rücken wir dabei die End­bear­beitung,
die Präzision in den Mittelpunkt, wobei wir in
Entwicklungsansätzen natürlich immer den Prozess als Ganzes im Auge haben. Das heißt, mit
dem Rohling fängt der Prozess an und wir wollen am Ende einen ökonomisch und technisch
guten Gesamtprozess für unsere Auftraggeber
entwickeln. Sei es zur Herstellung einer Armatur
oder zum Schleifen eines Implantats.
Wie müssen wir uns die Arbeit Ihres Teams
vorstellen?
Nehmen wir ein Bauteil aus der Automobilindustrie. Wir haben zum Beispiel ein Projekt mit
einem Hersteller von Gelenken und Verschiebegelenken. DieseVerschiebegelenke der neuesten>
Haas Schleifmaschinen GmbH · Adelbert-Haas-Straße 1 · 78647 Trossingen
Generation sollen deutlich leichter und kleiner werden und müssen höhere Drehmomente
aufnehmen. Wir kündigen dem Kunden an,
mit speziellen Endbearbeitungsverfahren und
modifizierten Werkstoffen, angepassten Geometrien und Oberflächen dieses Ziel zu erreichen. Dabei legen wir besonderen Wert auf
die Endbearbeitung dieser Gelenke. Wie heute
noch vielfach üblich, wird bei diesen Teilen
noch keine Feinstbearbeitung als Endbearbeitung durchgeführt. Die Endbearbeitung durch
Finishen (Superfinish, Microfinish) ist hier der
Schlüssel zum Erfolg. Wir zeigen dem Kunden
prototypisch Wege auf, dieses Ziel zu erreichen.
Wir glauben, dass man dieses Verschiebegelenk
allein mittels neuer Finish-Technologien deutlich verbessern kann. Diesen Prozess zu entwickeln, das sehen wir dann als unsere Aufgabe an.
Ein anderes Beispiel sind die Einspritzsysteme
der neuesten Generation, die heute sehr hohe
Anforderungen an Dichtheit und Belastbarkeit
stellen. Damit gehen sehr hohe Anforderungen
an die Oberflächenbeschaffenheit des Bauteils
einher. Wir entwickeln die Technologie, wie
mittels neu- und weiterentwickelter Finishverfahren die Dichtflächen der Zukunft wirtschaftlich herzustellen sind.
In der Medizintechnik arbeiten wir an Projekten, bei denen es um die Verbesserung der
Gleitflächen geht. Diese Gleitflächen, zum Beispiel am Knieimplantat, sind streng genommen
Lager. Und bei diesen Lagern wollen wir die
tribologisch optimale Oberfläche herstellen,
damit der Träger des Implantats beschwerdefrei
seinem Alltag nachgehen kann.
Wir sehen uns gerade bei der praxisorientierten
Entwicklung neuer Endbearbei­tungs­techno­lo­
gien, wenn man so will, als Innovationstreiber.
Dabei ist die Bearbeitung die eine Fassette, das
Messen und Bewerten der Oberfläche sind weitere Herausforderungen.
Wie ist Ihr Institut mit Fertigungstechnik
ausgestattet?
Wir konzentrieren unsere Fertigungstechnik
zur Präzisionsbearbeitung in einer Laborhalle von 200 m². Hier befindet sich unser Forschungsumfeld mit den hochgenauen Maschinen. Eine Hembrug-Hartdrehmaschine, eine
Multigrind® Fünfachs-Schleifmaschine von
Haas, dann eine komplett servoelektrisch betriebene Reibschweißmaschine, die wir selbst
entwickelt haben. Dazu kommen Sonder­
maschinen im Bereich Finish-Technologie; das
sind Maschinen, die von uns nochmals speziell
„aufbereitet“ wurden.
Und natürlich Messsysteme, zum einen mit taktiler Koordinatenmesstechnik, zum anderen mit
optischer Messtechnik. Letztere liegt uns besonders am Herzen, da man aus dem Informationsgehalt einer 3D-Darstellung viel mehr Informationen ableiten kann. Wir bekommen mit
der optischen Messtechnik sehr schnell gezielte
Aussagen zu aktuellen Prozesszuständen, die wir
dann zur Verfahrensverbesserung nutzen.
Warum eine Schleifmaschine von Haas, und
wozu wird die Multigrind® CA bei Ihnen eingesetzt?
Wir wollten eine Schleifmaschine haben, mit der
wir Präzisionsbauteile herstellen können, wie
sie in der Medizintechnik Verwendung finden.
Forschen für den Mittelstand im Industrielabor „Innovative Fertigungsverfahren (IL IFV)
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Nach einer gründlichen Marktrecherche sind
wir zu dem Schluss gekommen, dass wir mit
der CA von Haas bestens bedient wären, wenn
wir sie uns leisten könnten. Uns war klar, dass
unsere Arbeit im obersten Präzisionssegment
nur mit einem High-End-Schleifzentrum möglich sein würde. Entsprechend haben wir dann
alle Hebel in Bewegung gesetzt, um diese Investition zu ermöglichen. Nichtsdestotrotz haben
wir gesagt, diese Haas-Maschine, so wie sie da
steht, reicht in Standardausführung für unsere
Forschung nicht aus.
Warum?
Jeder Finish-Prozess ist ein kraftgeregelter Prozess und dazu müssen die Kräfte zunächst gemessen werden können. Wir haben mit Haas
gesprochen und sie gebeten, die Spindeleinheit
so zu modifizieren, dass die Kräfte, die beim
Schleifen und Finishen auftreten, direkt gemessen werden – mit dem Ziel, mit Hilfe dieser
Messwerte und Erkenntnisse eine neue Verfahrensvariante zu entwickeln, die „Verfahrenskombination Schleifen-Finishen“. Wir haben
den Leuten von Haas gesagt, wie wir die piezogesteuerte Kraftsensorik integriert haben wollen, und Haas hat das dann auch hervorragend
umgesetzt. Die Kräfte werden heute zur servoelektrischen Kraftregelung für den Finishprozess
auf der Schleifmaschine genutzt!
Und mit dieser Haas-Maschine bearbeiten
Sie nun…
Bauteile aus der Medizintechnik, der Automobiltechnik und der Armaturenindustrie.Wir haben die
Haas-Maschine auch schon zum Rührreib-Schweißen benutzt. Wir verbinden damit zum Beispiel
Aluminiumbleche. Sicherlich keine Standard-Anwendung. Wir setzten die Haas-Maschine deshalb
dafür ein, weil die Kraftregelung gut funktioniert.
Für uns ist das ein schöner Nebeneffekt, dass wir
die Haas-Maschine auch für Grundlagenversuche
kraftgeregelter Prozesse nutzen können.
Gehen wir mal davon aus, dass Rührreib-Schweißen in Zukunft keine Hauptanwendung eines Hightech-Schleifzentrums
sein wird. Was muss eine Schleifmaschine
zukünftig können, auch im Hinblick auf Industrie 4.0?
Mit der modernen Maschinensteuerung wachsen wir automatisch in Anforderungen, die uns
von der Industrie 4.0 gestellt werden, hinein.
Wir geben der Mechanik durch die immer
besser werdende Steuerungstechnik und die
digitale Antriebstechnik mehr und mehr sensorische Funktionen. Es wird darauf hinauslaufen, dass wir die Maschine mit der neuen
Steuerungstechnik intelligenter machen und
höhere Sensibilität in die Anlagen integrieren.
Im High-End-Bereich, wo einfach noch mehr
Präzision gefragt ist, werden uns zukünftig
piezogesteuerte Kraftsensorik­lösungen bei der
Entwicklung neuer, besserer Bearbeitungs­
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Haas Sonderdruck
prozesse helfen. Die Vernetzung von Industrieanlagen in einem Betrieb und von Betrieben
untereinander wird an Bedeutung gewinnen.
Beim Programmaustausch, der Instandhaltung
und Fehlerdiagnose wird die Verantwortung
der Maschinenhersteller und Softwareentwickler deutlich wachsen. Nun wird aber nicht jeder Anwender solche Anforderungen stellen,
wie wir sie jetzt bei den Haas-Maschinen haben. Deshalb legen wir einen weiteren Schwerpunkt auf die Entwicklung präziser und stabiler
Prozesse im Standardbereich.
Wenn Sie an die Oberflächengüten der Werkstücke denken, die immer besser werden sollen, wohin geht die Entwicklung?
Besser will ich nicht unbedingt sagen, sondern
tribologisch passender! Es geht also nicht um
feinere oder bessere Oberflächen, sondern
um Oberflächen, die tribologisch so beschaffen sind, dass sie die späteren Funktionen am
Bauteil bestens erfüllen und hierzu sind sehr
konstante technologische Bedingungen abzusichern und sehr enge Qualitätsparameter
einzuhalten. Das bedeutet, dass Sie alle Einzelelemente eines Prozesses, also Werkzeug,
Spannmittel, Werkstück, Kühlmittel und alle
Randbedingungen in Summe so auswählen
oder optimieren, dass Sie die Funktionsfläche
hinbekommen.
Haas-Schleifmaschine Multigrind® CA mit piezogesteuerter Kraftsensorik am IL IFV
heilmittel in der Fertigung gesehen werden. dem Werkstoff eine definierte Geometrie und
Machen 3D-Drucker Werkzeugmaschinen und bestimmte Basiseigenschaften. Die FunktionsSchleifmaschinen irgendwann überflüssig?
eigenschaften kommen aber erst mit der BeDie vielfaltigen Technologien der 3D-Drucker schichtung und vielleicht noch mit einer zubereichern die Möglichkeiten der Fertigungs- sätzlichen Nachbearbeitung der Beschichtung.
technik gerade bei der Herstellung kompleWir sprachen von der Rolle der Steuerung xer Werkstücke. Ich spreche hier lieber von Wie sehen Sie den deutschen Werkzeug- und
der Maschine, von der intelligenten Steu- 3D-Formgebung, statt vom 3D-Drucken. Für Schleifmaschinenbau im internationalen
erungstechnik. Wie sehen Sie die Rolle der die Entwicklung einer geeigneten Prozessket- Vergleich?
Software in der Zerspanung oder beim te vom Rohteil zum Fertigteil nach Zielgrößen In unseren Laboren des Instituts für MaschiSchleifen?
wie Fertigungsqualität, -zeit und -kosten sowie nenbau arbeiten wir nur auf PräzisionsmaschiDie Software entscheidet in der modernen Ressourceneffizienz werden die Werkzeugma- nen aus Europa. In den Ausschreibungen für
Werkzeugmaschine mit digitaler Antriebs- und schinen für die Hauptverfahren Drehen, Frä- unsere Werkzeug­ma­schinen wurden höchste
Steuerungstechnik sowie integrierter Senso- sen/Bohren und im Besonderen Schleifen ihre Ansprüche an Präzision und Flexibilität gerik und Aktorik entscheidend, wie den Kun- dominante Rolle behalten.
stellt, die teilweise über den Stand der Technik
denwünschen entsprochen werden kann. Die Wir sind meines Erachtens noch weit da- hinausgehen. Diesem Anforderungsprofil stellt
Hardware, also gevon entfernt, dass das sich nur eine sehr begrenzte Anzahl von Mawissermaßen
alle
3D-Drucken in Bezug schinenherstellern.
Grundkomponenten
Die Hardware ist die Basis auf die Werkstoffauswahl,
der Werkzeugmaschi- für den soliden Maschinen- die Genauigkeiten und Aus meiner Sicht besitzt der deutsche Werkne, sind die Basis für
Oberflächenqualitäten zeugmaschinenbau eine gute Spezialisierung,
den soliden Maschi- bau, aber die Software spielt unsere Ansprüche durch- eine hohe Innovationskraft, ist verlässlich und
nenbau, aber die Soft- eine immer wichtigere Rolle. gehend erfüllen kann. hervorragend vernetzt und bringt ein außergeware spielt immer
Das 3D-Drucken ist eine wöhnliches Erfahrungspotenzial auch mit Blick
mehr eine wichtige
weitere Technologie mit in die Zukunft mit. Die ökonomischen Zahlen
Rolle. Erst mit der Software kommt die Intelli- einem überschaubaren Anwendungspotential, sprechen ebenso für die Stärke des Werkzeuggenz in die Maschine, sei es in ein Dreh- oder die aber die spanabhebenden Bearbeitungsver- maschinenbaus.
Fräsbearbeitungszentrum, eine Sondermaschi- fahren nicht ablösen wird.
Wir als Hochschule arbeiten sehr angenehm
und erfolgreich mit Betrieben der Werkzeugne, wie eine Reib­schweiß­maschine, oder ein
Schleifzentrum. Zum Gesamtkomplex Software Wie sehen Sie die Entwicklung bei den Werk- maschinenindustrie und ihren Anwendern in
gehören für mich: die Konstruktions-Software, stoffen in der Zerspanung?
Netzwerken zusammen.
die Schleif-Software, die Bedien-Software, die Hier sind drei Tendenzen zu erkennen. Verstärkt Ich sehe den Maschinenbau in Deutschland als
Qualitätssicherungs-Software und die Aus- müssen Werkstoffe mit höheren Härten und Fe- eine maßgebliche und sehr innovative Branche,
wertungs- und Dokumentations-Software. Die stigkeitseigenschaften bearbeitet werden; dann die immer wieder hervorragende neue TechnoloSoftware soll, überspitzt formuliert, der Ma- fordern Verbundwerkstoffe neue Bearbeitungs- gien und Produkte hervorbringt. Deshalb ist auch
schine das Denken und Fühlen ermöglichen.
technologien, und drittens werden Beschich- die technologische Zusammenarbeit zwischen
tungen auf Oberflächen eine Erweiterung ihres den Werkzeugmaschinenherstellern und den AnVon der Software ist es nicht weit zu den Funktionsumfangs erfahren. Das heißt für das wendern zur Weiterentwicklung der Kombinati3D-Druckern, die zurzeit gerne mal als All- Endbearbeitungsverfahren: zunächst gibt man onsbearbeitung Schleifen-Finishen so wichtig. >
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Messtechnik vom Feinsten am IL IFV.
Wenn wir von der Innovationskraft und
Leistungsfähigkeit des deutschen Maschinenbaus sprechen, wie sehen Sie den Abschied
vom weltweit renommierten „Diplom-Ingenieur Made in Germany“ zum Bachelor oder
Master?
Eigentlich glaube ich nicht, dass uns die beiden
Abschlüsse Bachelor und Master, die ja so neu
nicht mehr sind, generell stören. Die Menschen,
die den Beruf Ingenieur ergreifen wollen, sind
ja die gleichen. Wir wissen, dass der Masterabschluss der Qualifikation des Diploms praktisch
nicht nachsteht. Wir wissen, dass die Bachelor-Ausbildung kürzer ist und damit mehr
Verantwortung in Sachen Ausbildung bei den
Betrieben liegt. Das wird im Bologna-Prozess
gefordert und wir müssen uns den gesamteuropäischen Bedingungen anpassen.
maschine im Fokus? Vor 80 Jahren hat das
Hartmetall einen sprunghaften Anstieg an Produktivität und Qualität gebracht, seit 35 Jahren
und bis heute sind es Werkzeugbeschichtungen.
Beim Schleifen waren es die Hochleistungsschneidstoffe Diamant und CBN und angepasste Werkzeugschleifscheiben. Heute sprechen wir von maßgeschneiderten Werkzeugen,
zugeschnitten für Technologien und Prozesse.
Der Schneidstoff muss sich im Zusammenspiel
von Werkzeugmaschine, Spannmittel, Werkstück,
Werkzeug sowie Zerspanungshilfsstoff und Randbedingungen erfolgreich einsetzen lassen. Eine
Aufgabe, die den Ingenieur vor 100 Jahren gefordert hat und dies in gleicher Weise heute noch tut.
Viel wichtiger ist es meines Erachtens, dass wir
am Standort Deutschland unseren Hochschulen
eine solide Grundfinanzierung geben und durch
eine gute Forschungs- und Entwicklungspolitik Was machen Sie, wenn Sie sich mal nicht mit
die Potenziale der Hochschulen, Betriebe und der optimalen tribologischen Oberfläche
Einrichtungen gut vernetzen. Wir sollten unser beschäftigen? Wo finden Sie Ausgleich und
technisches Niveau nicht an den Begriffen Ma- Inspiration?
Ausgleich zum Beruf finde ich zum einen in
ster, Bachelor oder Diplom festmachen.
meiner Familie, zum anderen beim Sport: beim
Kommen wir noch mal zum Thema Innova- Laufen, Schwimmen oder Radfahren. Ich muss
tionen? Welche Ingenieurleistungen in den aber auch ganz ehrlich sagen, dass die Arbeit
letzten 100 Jahren bewundern sie als Ingeni- in gewisser Weise ein Hobby für mich ist, über
eur ganz besonders?
die Weiterentwicklung und Verbesserung von
Ich möchte mich auf den Bereich Zerspanung Prozessen, Maschinen und Anlagen denke ich
konzentrieren: Mit der Entwicklung der gerne nach.
Schneidstoffe entstanden und entstehen immer
neue Herausforderungen. Muss der Schneid- Herr Professor Goldau, wir danken Ihnen für
stoff mehr können oder steht die Werkzeug- das Gespräch!
Wie erzielt man bei der Endbearbeitung von Bauteilen eine möglichst
ideale funk­tionsgerechte Oberfläche, die in der Konsequenz zu weniger
Reibung, besserer Funktionsfähigkeit
und weniger Energieverlust führt?
Mit dieser und ähnlichen Forschungsfragen
befassen sich Professor Goldau und seine
Kolleginnen und Kollegen im Industrielabor „Innovative Fertigungsverfahren (IL IFV)
an der Hoch­schule Magdeburg-Stendal.
www.hs-magdeburg.de
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