Eine Investition von rund 1,2 Millionen Euro, ein neuer Maschinenpartner und eineinhalb Jahre Planung und Aufbau: Unsere neue 5-Achs-Portalfräse ist einsatzbereit. Was uns zu dieser Investition bewogen hat und welche Technik dahintersteckt, erzählen wir hier – wer wissen möchte, was die Maschine für Ihr Projekt bedeutet, findet das auf unserer Übersichtsseite zu Formteilen aus Holzwerkstoffen.
Dynamische CNC-PORTALMASCHINE mit feststehenden Portal und 2-seitiger Portalbestückung mit insgesamt 5 Bearbeitungsgruppen auf 2 Bearbeitungstischen mit je
Die offizielle technische Bezeichnung laut Auftrag
2 Nullpunkten (ausgelegt für Tandem- oder Einzelbearbeitung – je nach Einstellung bzw. zu bearbeitende Werkstückgrößen)
Zunächst die einfache Erklärung: Was ist eine Portalfräse?
Stellen Sie sich eine Portalfräse wie einen extrem kraftvollen, dreidimensionalen Stift vor: Anstelle eines Stifts bewegt sich an einem stabilen Brückenbogen (dem „Portal“) ein extrem schnell rotierendes Fräswerkzeug über den Arbeitstisch.
Das Funktionsprinzip lässt sich am besten mit zwei bekannten Technologien vergleichen:
- Wie ein 3D-Drucker – nur umgekehrt: Während ein 3D-Drucker Material Schicht für Schicht aufbaut, arbeitet eine Fräse subtraktiv. Sie startet mit einem festen Materialblock oder einer Platte und trägt überschüssiges Material mit höchster Präzision ab, bis die gewünschte Form entsteht.
- Wie eine gigantische Oberfräse auf Schienen: Das „Portal“ fährt über die gesamte Länge des Maschinentischs vor und zurück (X-Achse). Der Fräskopf bewegt sich seitlich an diesem Portal entlang (Y-Achse) und kann sich zusätzlich nach oben und unten senken (Z-Achse).
Bei unserer neuen 5-Achs-Portalfräse kommt noch ein entscheidender Vorteil hinzu: Der Fräskopf kann sich zusätzlich in zwei Richtungen schwenken und neigen. Das bedeutet, das Werkzeug trifft nicht nur von oben auf das Material, sondern kann es auch schräg von der Seite, von unten oder in komplexen Kurven bearbeiten. So entstehen aus flachen Holzplatten dreidimensionale, hochkomplexe Bauteile – vollautomatisch, digital gesteuert und auf den Zehntelmillimeter genau.
Unsere Portalfräse im Überblick
| Arbeitsbereich je Tisch (X × Y × Z) | 2.200 × 2.500 × 300 mm (Verfahrweg Z-Achse ca. 500 mm) |
| Werktische | 2 × Vakuum-Rastertische aus Aluminium, je ca. 2.500 × 2.200 mm |
| Spindelleistung | Frässpindeln vorne: 2 × 13,2 kW · 5-Achs-Robotköpfe hinten: 2 × bis 16 kW bei 24.000 U/min · Bohrgetriebe: 2,2 kW |
| Anschlussleistung gesamt | ca. 40 kW |
| Achsgeschwindigkeiten (max.) | X-Achsen 80 m/min · Y-Achsen 60 m/min · Z-Achsen 30 m/min |
Warum wir in eine neue Maschine investiert haben
Der Anstoß kam im Jahr 2022: Der Hersteller unserer bisherigen Portalmaschine – Baujahr 2003 – kündigte die Antriebstechnik ab. Zumindest besteht die Gefahr, dass die Ersatzteilversorgung komplizierter wird. Für uns ein echtes Risiko: Fällt ein Antrieb aus, muss er ausgebaut, aufbereitet und wieder eingebaut werden, mit Stillstandszeiten von ein bis zwei Wochen. Da wir für Kunden im Just-in-Time-Bereich mit Lieferzeiten von nur 48 Stunden arbeiten, konnten wir uns dieses Risiko nicht erlauben. Also fiel die Entscheidung: Wir bauen eine neue, zukunftssichere Maschine – und behalten gleichzeitig unsere bewährte erste Portalmaschine im Einsatz.
Der richtige Partner für soliden, langlebigen Maschinenbau
Uns war von Anfang an wichtig, wieder eine Maschine zu bekommen, die über Jahrzehnte zuverlässig läuft. Robust im klassischen, schweren Maschinenbau gefertigt, mit stabilen Führungsschienen und Spindeln. Auf Empfehlung eines erfahrenen Branchenkenners sind wir auf MKM International in Bad Oeynhausen gestoßen: einen spezialisierten, inhabergeführten Hersteller, der Maschinen individuell und in besonders schwerer Bauweise fertigt. Gemeinsam haben wir ein Konzept entwickelt, das unsere bewährte Anlage in Aufbau und Bedienlogik weiterführt, sie aber deutlich flexibler macht.
Eigenschaften, auf die Sie sich verlassen können
Statt vier Spindeln in einer Reihe arbeitet die neue Maschine mit zwei Spindelpaaren – zwei vorne, zwei hinten. Das erlaubt es uns, die Maschine bei Bedarf wie zwei unabhängige Maschinen zu nutzen:
- Große Bauteile wie Tischplatten oder Türen lassen sich links und rechts gleichzeitig bearbeiten,
- oder wir fertigen zwei kleinere Teile parallel – vorne und hinten.
An den beiden hinteren Spindeln ist die neue Portalfräse mit 5-Achs-Technik ausgestattet. Diese zusätzliche Investition eröffnet uns die Möglichkeit, geometrisch anspruchsvolle Bauteile zu fertigen, die mit einer klassischen 3-Achs-Fräse nicht wirtschaftlich herstellbar wären.
Die vorderen Spindeln verfügen über eine mechanische Tastfunktion. Ein frei schwebender Ring wird pneumatisch auf das Werkstück abgesenkt und kontrolliert kontinuierlich die tatsächliche Materialhöhe und agiert daher unabhängig von kleinen Fertigungstoleranzen in der Plattenstärke. So werden Konturen sauber angefahren, selbst wenn ein Werkstück in der Stärke leicht schwankt. Dies funktioniert ohne vorkalibrierte Spezialwerkzeuge.
Auch bei der Geschwindigkeit haben wir nachgelegt: Die Späne-zu-Späne-Zeit – also die Zeit, die zwischen zwei Werkzeugwechseln vergeht, bis das nächste Werkzeug wieder im Material eintaucht – liegt bei rund 3,1 bis 3,5 Sekunden. Gerade bei aufwendigen Bauteilen, die 14 bis 16 verschiedene Werkzeuge benötigen, macht sich das in der Serienproduktion – etwa bei 1.000 bis 2.000 Teilen – deutlich bemerkbar.
Technische Eigenheiten im Detail
Wer tiefer einsteigen möchte: Ein paar technische Details machen die Maschine im Alltag besonders praxistauglich.
- 5-Achs-Robotköpfe (MKM-HS779): A-Achse ±120°, C-Achse ±250°, Positioniergenauigkeit ±0,02 mm, bis zu 16 kW Spitzenleistung bei bis zu 24.000 U/min
- Materialvielfalt an den Robotköpfen: neben Holzwerkstoffen auch Aluminium und Aluminiumlegierungen, Kunststoffe aller Art, Kunstharz, Graphit für Elektroerosion sowie Glas- und Kohlenstofffasern
- 15-spindliges Bohraggregat (7 vertikale, 4+4 horizontale Spindeln, 32 mm Raster) für Dübellöcher, Beschlagbohrungen und Reihenbohrungen in einem Arbeitsgang
- Vier automatische Werkzeugwechselmagazine mit je 12 Plätzen – bis zu 48 Werkzeuge ständig einsatzbereit, ganz ohne manuellen Wechsel
- Direktantriebe mit Harmonic-Drive-Technik an den Robotköpfen – kein Schlupf wie bei einer Riemenverbindung, dadurch höhere Genauigkeit und Dynamik
- Wartungsfreie Absolutwertgeber in jedem Motor: kein Referenzieren nötig, die Maschine kennt ihre Achsposition auch nach dem Ausschalten
- NUM Flexium CNC-Steuerung mit 18,5-Zoll-Touchscreen an einem höhenverstellbaren, neigbaren Bedienpult, ergänzt um ein kabelloses Handbedienpaneel für die Bedienung direkt an der Maschine
- Automatische Zentralschmierung aller Hauptachsen sowie Ferndiagnose per gesicherter Fernwartungsverbindung für schnelle Fehlerbehebung und Updates
- Kein Sonderfundament nötig – eine rund 18 cm starke, bewehrte Bodenplatte genügt
Energieeffizienz
Die Umrichter und Achsantriebe der neuen Portalfräse sind für Rückspeisung ins Netz ausgelegt: Beim Abbremsen der Achsen wird Energie zurückgewonnen, ähnlich wie bei einem Elektrofahrzeug. Bei gleicher Werkstückbearbeitung, Spindelauslastung und Geschwindigkeit verbraucht unsere Maschine dadurch im Schnitt rund 24,5 kWh pro Stunde. Eine herkömmliche Maschinenauslegung käme auf etwa 31,7 kWh pro Stunde. Das entspricht einer Reduktion von rund 22,8 %. Hochgerechnet auf etwa 2.500 Betriebsstunden im Jahr sparen wir dadurch rund 18.000 kWh Energie pro Jahr ein. Diese Energieeffizienz war auch die Grundlage für eine öffentliche Förderung, die uns bei der Finanzierung unterstützt hat, weil die neue Anlage nachweisbar deutlich energiesparender arbeitet als ihre Vorgängerin.
Was das für Ihre Projekte bedeutet
Die neue 5-Achs-Technik eröffnet neue Produktwelten:
- von gebogenen und geformten Bauteilen
- über komplexe Sonderformen
- bis zu Präzisionsteilen mit engen Toleranzen
- und großformatigen Bauteilen.
Welche konkreten Möglichkeiten das für Ihr Projekt bietet, zeigen wir mit Beispielen auf unserer Seite „Formteile aus Holzwerkstoffen“.
