Auf die richtige Dosis Kraft kommt es an

Präzision bei hoher Geschwindigkeit: Qualitätssicherung mit PMX

Je präziser Pulverpressen ihre Kräfte einsetzen, desto höher ist die Qualität der hergestellten Formteile. Für eine exakte Steuerung muss der Druck genau gemessen werden. Bei einer neuen Serie von Pulverpressen setzt die Firma Dorst Technologies dafür auf die Messverstärkerplattform PMX, die HBM speziell für den industriellen Einsatz entwickelt hat.

Automobilzulieferer, Keramikhersteller, Werkzeugproduzenten und Medizintechnikunternehmen zählen zu den Kunden von Dorst Technologies, einem der führenden Anbieter von Maschinen und Anlagen für die Herstellung keramischer sowie pulvermetallurgischer Produkte. Das neue Modell EP 70 M, eine 70 Tonnen starke servomotorische Pulverpresse, presst beispielsweise Eisenmetallpulver zu einem festen Produkt, wie zu einem Zahnrad.

„Bei diesem Herstellungsprozess ist es wichtig, dass die einzelnen Segmente etwa von einem Zahnrad – Nabe, Steg, Verzahnung – die gleiche Dichte haben. Je besser das automatisiert gelingt, desto höher ist die Qualität des Formteils“, erklärt Herbert Gröbl, Entwicklungsleiter Steuerungstechnik bei Dorst Technologies. Denn die Teile werden erst nach dem Pressen gesintert, eine spezielle Art der Wärmebehandlung. Ist dann die Dichteverteilung unterschiedlich, kann das Formteil Risse bekommen, die die Funktion beeinträchtigen.

Exakt messen, präzise steuern

Die Dichteverteilung wiederum hängt von der Kraftverteilung ab, die durch die Stempel der Presse über das formgebende Werkzeug auf das Pulver einwirkt. Die Kräfte in den einzelnen Segmenten müssen daher im Prozess permanent gemessen werden, um ihn exakt zu steuern und etwaige Abweichungen sofort zu korrigieren. Bei der EP 70 M übernehmen Dehnungsaufnehmer des Typs SLB700A/06 von HBM diese Aufgabe. Ihr Vorteil: Sie sind klein und können direkt an den Kolben der Stempel angebracht werden und messen auch kleine Signale sehr präzise.

Zwei Dehnungsaufnehmer sind an den Kolben um 180 Grad versetzt angebracht, um Biegeeinflüsse zu kompensieren. Denn die Spindelpresse erzeugt ihre Kraft durch eine Rotation, die in eine lineare Bewegung umgewandelt wird. Diese bewegt dann die einzelnen Stempel aufeinander zu oder voneinander weg. „Das ist eine Herausforderung für die Messung, weil die Drehbewegung das Signal der eingesetzten Kraft überlagert“, erklärt Gröbl.

„Das können wir zwar herausrechnen, aber das ist sehr aufwändig. Deshalb haben wir uns nun dafür entschieden, an zwei Punkten gleichzeitig zu messen, damit sich die Signale, die durch die Drehung zustande kommen, gegenseitig aufheben. Den neuen Messaufbau haben wir dann gemeinsam mit HBM entwickelt.“ Dorst Technologies entschied sich daher für die Messverstärkerplattform PMX von HBM, denn diese kann durch den modularen Aufbau den Bedürfnissen der Anwendung angepasst werden.

Synchrone Signale

Der Messverstärker PMX wandelt die Messungen der Dehnungsaufnehmer in ein Lastsignal um. Insgesamt entstehen aus den jeweils vier Stempeln auf Ober- und Unterseite acht Signale, die PMX in Echtzeit synchron über eine ProfiNet IRT (Isynchrones RealTime) direkt an das Steuerungssystem der Presse überträgt. „Es ist ein großer Vorteil des Messverstärkers, dass wir ihn über die ProfiNet IRT-Schnittstelle direkt in unser Steuerungssystem integrieren können, so erhalten wir eine hohe Datenqualität und können Datenverlust ausschließen“, sagt Gröbl.

PMX fügt sich optimal in das System der Presse ein. Mit einer Abtastrate von bis zu 19,2 kHz und einer Messwertauflösung von 24 Bit bietet der Messverstärker höchste Präzision bei sehr großer Geschwindigkeit für eine optimale Qualitätssicherung. Die Messverstärkerplattform erlaubt zudem durch ihren robusten Aufbau und eine hohe Störsicherheit den Einsatz neben starken Generatoren oder in einem Umfeld mit starken Maschinenvibrationen.