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CNC-Dental-Fräsmaschine: Einfach, produktiv, vernetzt

Tizian 5.4 mit CNC-Systemlösung MTX von Rexroth komplett virtuell entwickelt

Eine CNC-Maschine für die 5-Achs-Simultanbearbeitung so klein wie ein Stand-alone-Kühlschrank, in Wohngebieten einsetzbar und bereit für das Internet der Dinge: Die neue Tizian 5.4 des Mittelständlers Cimt aus Rosdorf bei Göttingen bearbeitet als Fräsmaschine Komponenten für den Zahnersatz. Sie ist die erste Maschine im Dentalmarkt, die komplett virtuell, mit einem digitalen Zwilling des CNC-Systems MTX von Rexroth entwickelt und erprobt wurde.

 

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18 Uhr, der letzte Patient hat die Zahnarztpraxis verlassen. Der Zahnarzt legt eine Wechselkassette mit je 10 Blanks und zwanzig Werkzeugen in die Tizian  5.4 ein. Er lädt mit wenigen Fingertipps auf dem Multi-Touch-Display die am Tag erstellten Fräsprogramme aus dem CAD-/CAM-System und drückt auf Start. In der Nacht wird die Fräsmaschine vollautomatisch Kronen, Brücken oder Teleskope fertigen.

 

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A+B-Achse mit 3D-Messatster

 

Individuelle Bedienoberfläche

„Um unsere Ideen zu realisieren, brauchen wir eine komplett offene Steuerung, die uns maximale Freiheitsgrade für die Gestaltung der Bedienoberfläche und der Schnittstellen zu CAD-/CAM-Systemen gibt und gleichzeitig die notwendige Performance für höchste Fräsgeschwindigkeiten am Markt bereitstellt“, beschreibt Andreas Kirsch und Christian Heine Geschäftsführer und Eigentümer der Cimt GmbH. Die höchste Übereinstimmung   wurde beim CNC-System MTX von Rexroth gefunden. Es ist die leistungsfähigste CNC-Steuerung auf dem Markt und bietet über die Open Core Interface Technologie Offenheit bis in den Steuerungskern. Damit hat Cimt alle Möglichkeiten, die Bedienoberfläche individuell zu gestalten und Schnittstellen zu den im Dentalmarkt üblichen CAD-/CAM-Systemen vorzubereiten.

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Virtuelle Maschine mit HMI-Befehlselementen

 

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Kassette mit 20 Fräsern und 10 Blanks

 

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Technologische Daten eines der 20 Fräswerkzeuge in der Kassette

 

Geschwindigkeit gepaart mit Präzision

Die kompakte Maschine besteht aus einem gekühlten Stahlkorpus in Mineralgussbauweise, was zu einer hohen Temperaturstabilisierung und Genauigkeit führt. Die Maschine ist auf die Trocken- und Nassbearbeitung zahlreicher Werkstoffe, von NEM, Titan, Stahl, Zirkon, Grünkeramik, Kupfer, Graphit bis zu Kunststoffen ausgelegt. Für die Zerspanung kommen ausschließlich HSC-Frässpindeln zum Einsatz. Eine für die Zahntechnik optimierte Frässpindel mit 1.500W Leistung, einem verstärkten Drehmoment und einer max. Nenndrehzahl von 60.000rpm führt die Fräsbearbeitung sicher aus. Eine neue Generation von Fräsern in Verbindung mit der Kraft und der Verzugsfestigkeit der Tizian 5.4 erlauben sehr hohe Fräsgeschwindigkeiten.

Darüber hinaus muss die vollwertige Werkzeugmaschine aber ganz spezielle Anforderungen erfüllen. Zahnarztpraxen und Dentallabore sind oft in Innenstädten und Wohngebieten. Die Tizian 5.4 kommt mit einer Anschlussleistung von 16 A aus und erfüllt trotz Servotechnik die EMV Vorschriften für Wohngebiete. Zusätzlich passt sie mit 78 cm Breite durch normale Türrahmen und berücksichtigt mit ihrem Gewicht von rund 650kg die Tragfähigkeit von Decken in Wohn- und Geschäftshäusern.

Die Kombination aus Geschwindigkeit und Präzision gewährleistet das CNC-System MTX. Es ist in der Hardware fein skalierbar und regelt in der leistungsfähigsten Ausprägung bis zu 250 Achsen in bis zu 60 NC-Kanälen mit nur einer Steuerungshardware. Das System basiert auf offenen Standards und bietet zahlreiche vordefinierte Technologiefunktionen. Darauf abgestimmt umfasst die Systemlösung eine breite Palette an intelligenten Servoantrieben und Servomotoren sowie erweiterbare IO-Module und eine Sicherheitssteuerung.

 

Erste rein virtuell entwickelte Dentalmaschine

Für die Entwicklung der neuen Maschine nutzte Cimt Engineering-Dienstleistungen von Rexroth für die Programmierung, Simulation und Erprobung des CNC-Systems. Dadurch konnte die Entwicklungszeit auf ein Jahr reduziert werden. Für jede MTX stellt Bosch Rexroth einen vollwertigen digitalen Zwilling bereit. Damit können Maschinenhersteller ohne Steuerungshardware mit dem STL Machine Builder und dem MTX Operation Desktop das Verhalten der Systemlösung mitsamt sämtlicher Achsbewegungen vorab simulieren und optimieren. „Wir haben außerdem ein digitales 3D-Maschinenmodell erstellt und konnten gemeinsam mit Rexroth-Spezialisten die Maschine komplett virtuell konstruieren und erproben“, erinnert sich Christian Heine. „Die Tizian 5.4 ist die erste Maschine auf dem Dentalmarkt, die komplett virtuell entwickelt wurde.“ Das reicht von der Auslegung und Dimensionierung der Kugelgewindetriebe von Bosch Rexroth bis hin zur vollständigen SPS- und CNC Programmierung nach DIN 66025. Auf ihren Rechnern optimierten die Spezialisten die Dynamik aller Bewegungen, um die maximale Produktivität zu erreichen. Erst danach begann Akcurate mit der Montage der ersten Tizian 5.4.

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Vernetzt für höchste Verfügbarkeit

Neben der Programmierung einer speziellen HMI für Bediener ohne CNC-Kenntnisse vereinfacht Cimt den Umgang mit der Maschine durch eine umfassende Vernetzung. Die MTX bringt serienmäßig einen OPC UA Client/Server mit und unterstützt bereits die neue VDW Schnittstelle umati. Dieser herstellerübergreifende Standard für Werkzeugmaschinen ermöglicht kunden- oder herstellerspezifische Konfigurationen für ein individuelles Mapping und Transformation von Parametern per standardisierter Eingabe.

Über das IoT-Gateway von Bosch Rexroth kann sich Cimt auf Wunsch drahtlos auf die Maschine aufschalten und Fernwartungsaufagaben ausführen. Zusätzlich können Anwender über beliebige Endgeräte ebenfalls drahtlos mit einem Webbrowser Informationen abrufen. Wenn Probleme an einem Werkstück vorkommen, kann der Anwender die Fräsbearbeitung abbrechen, das Werkstück ausschleusen und die Bearbeitung des nächsten Rohlings initialisieren. Eine integrierte Fernwartungskamera vereinfacht die Arbeit.

 

Know-how durch Verschlüsselung geschützt

Als Maschinenhersteller legt Cimt besonderen Wert auf Präzision bei der Tizian  5.4: Ein taktiler Messtaster zur Kalibrierung der Fräsmaschine und zur Qualitätskontrolle der gefertigten Fräsungen ist fester Bestandteil der Maschine. Die Signale erfassen erweiterbare, schnelIe I/O-Module und die Software der MTX ermittelt automatisch eventuell notwendige Nachfräsungen. „Auch hier benötigen wir eine hoch performante Steuerung mit genügend Rechenkapazitäten für die Verarbeitung von Prozessdaten in Echtzeit“, so Andreas Kirsch. „Gleichzeitig nutzen wir die Möglichkeit, unser Know-how durch eine Verschlüsselungstechnologie zu schützen.“

 

Peter_Berens.JPGAutor: Peter Berens

ist Gruppenleiter im Branchenmanagement CNC-Systeme für umformende und additive Fertigungsverfahren bei der Bosch Rexroth AG in Lohr am Main. Er ist Diplomingenieur für Maschinenbau und seit 1990 bei Bosch Rexroth tätig.

 

 

 

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