22.03.2016
Hermle bei CERN

Fräsen für die Forschung

Das europäische Kernforschungsinstitut CERN fertigt Präzisionsteile auf Bearbeitungszentren von Hermle.

Zum Auftraggeber

Das CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire) ist eine Forschungseinrichtung für Kernphysik bei Genf in der Schweiz. Einer größeren Öffentlichkeit ist es vor allem wegen des riesigen Teilchenbeschleunigers LHC (Large Hadron Collider) bekannt, der bis zu 100 Meter unter der Erdoberfläche installiert ist. Zu den bahnbrechendsten jüngeren Forschungsresultaten des CERN gehört der Existenznachweis des Higgs- Teilchens im Jahr 2013.

Präzisionsmaschine für die Forschung: die C 42 U beim Kernforschungsinstitut
CERN

 

 

Zum Auftragnehmer

Bei Hermle mit Sitz im deutschen Gosheim dreht sich alles ums Fräsen. Die Hermle AG entwickelt und produziert leistungsstarke, hochinnovative Bearbeitungszentren, die national wie international höchste Präzisions- und Effizienzansprüche erfüllen. Hermle steht aber auch für ein weitreichendes und engmaschiges Vertriebs- und Servicenetz sowie für weltweite Präsenz mit mehr als 22.000 installierten Maschinen. Mit rund 800 Mitarbeitern an einem Ort, wo Feinwerktechnik und Maschinenbau traditionell ihr Zuhause haben, sorgt Hermle dafür, dass von großen komplexen Bauteilen bis zu Kleinstbauteilen im Hightech-Bereich fast alles gefertigt werden kann, von Produkten für die Medizintechnik bis zum Rennsport.

Großzügiger Arbeitsraum: NC-Schwenkrundtisch mit 800 x 630 mm Durchmesser (Achsen A und C)

 

 

Zum Projekt

Für die Wartungs- und Reparaturphasen im 26,7 km langen Tunnel des Teilchenbeschleunigers LHC wird eine große Anzahl an Bauteilen neu entwickelt und in den erforderlichen hohen Stückzahlen gefertigt. Die Fertigung erfolgt dabei nach extrem hohen Präzisions- und Qualitäts-Standards für deren Entwicklung innerhalb des „Engineering-Departements“ des CERN, die „Mechanical & Materials Engineering Group“ (MME) mit ihren 175 Mitarbeitern. Dieser wiederum sind technische Werkstätten zugeordnet, wovon sich eine davon sowohl mit der Herstellung von Prototypen und Musterserien als auch mit der Entwicklung von Bearbeitungsprozessen befasst. „Wir sind der interne Dienstleister für die Mechanik des CERN und damit sowohl für die Herstellung von Protoptypen als auch für die Auswahl und Führung der Lieferanten von mechanischen Komponenten zuständig“, sagt Said Atieh, Leiter Mechanische Fertigung der MME. „Unsere Forscher, sprich: unsere Kunden, verlangen Präzision im μm-Bereich, weil somit im kilometerlangen Teilchenbeschleuniger zum einen Summen-Toleranzen vermieden werden und sich zum anderen der Energieeintrag reduziert.“ Es geht dabei um tausende mechanische Bauteile, die miteinander funktionieren und in vorgegebenen Zeiträumen bereitgestellt werden müssen.

(v.l.) Maschinenbediener Christophe Delorme, Werkstattmeister Jean-Marie Geisser, MME-Leiter Said Atieh (alle drei CERN) und Martin Tschupp, Verkaufsingenieur bei Hermle

 

 

Um die Prozesse im Griff zu haben und damit eine reproduzierbare Qualität sicherstellen zu können, entwickelt das CERN aus der Prototypen- Fertigung heraus Lösungen, auf die auch die industriellen Partner der Forschungseinrichtung zurückgreifen wollen. Die Wahl der richtigen Maschinen ist dabei wesentlich. Das 5-Achsen-CNC-Hochleistungs-Bearbeitungszentrum C 42 U der Maschinenfabrik Berthold Hermle erwies sich schließlich als die mit Abstand genaueste Maschine und setzte sich gegenüber anderen Anbietern durch. „Wer Forschung und Entwicklung auf hohem Niveau betreiben möchte, muss die einzelnen Komponenten mit maximaler Leistung zusammenfügen“, meint Atieh. „So basierte die Ausschreibung zur anstehenden Ersatzbeschaffung älterer Präzisions-Fräsmaschinen auf reproduzierbaren Bearbeitungs- oder Fräsgenauigkeiten im Bereich von 2 bis 5 μm. Hermle bewegte sich hier sogar deutlich und beständig unter dem kleinsten Toleranzwert. Das und der Support sowie der bekannt gute Service haben uns überzeugt, für Präzisions-Fräsbearbeitungen Hermle-Maschinen zu nutzen, was wir bis heute nicht bereuen.“

Bauteile aus dem breiten Teilespektrum der „Mechanical & Materials Engineering Group“ im CERN

 

 

Standard-Bearbeitungszentrum plus Optionen

Bei der in den CERN-Werkstätten installierten C 42 U handelt es sich um ein Standard-Bearbeitungszentrum, das mit einer Hauptspindel für bis zu 18.000 Umdrehungen pro Minute, der Werkzeugaufnahme HSK A63, einem Werkzeugmagazin mit 42 Plätzen, einem NC-Schwenkrundtisch mit Durchmesser 800 x 630 mm, elektrischer Wärmekompensation, Werkzeugvermessungs- und Werkzeugbruchsystem, Messtaster, IKZ-Anlage mit 40 bar sowie der Heidenhain-Steuerung iTNC530 HSCI ausgerüstet ist. Ergänzt wurde die Maschine um einige Optionen: das Genauigkeitspaket I für die Achsen X, Y und Z, das Genauigkeitspaket II für die Achsen A und C sowie ein 5-Achs-Abnahmeprotokoll für das Prüfwerkstück „Würfel“. Dieser wurde teilweise mit Genauigkeiten von 0,2 μm gefertigt, wobei sich dann eine Bearbeitungs-Genauigkeit von 0,5 μm als dauerhaft reproduzierbar herausstellte. „Bei dem Hermle-Bearbeitungszentrum C 42 U ergeben die Aspekte Konzept, Genauigkeit, Leistung und reproduzierbare Bearbeitungspräzision eine ideale Symbiose, die durch den sehr guten Service sogar noch getoppt wird“, ist Atieh zufrieden. „Das ist auch insofern sehr wichtig, weil Prototypen oftmals zeitnah gefertigt werden müssen und deshalb, wie in einem Produktionsbetrieb auch, hier eine hohe Maschinenverfügbarkeit gefordert ist. Außerdem ist zu beachten, dass unsere industriellen Partner am liebsten ebenfalls aufs gleiche Pferd setzen, indem sie vom MME des CERN nicht nur das Prozess-Know-how haben möchten, sondern zur Sicherheit oftmals auch die gleichen Maschinen einsetzen, was allen Beteiligten echten Nutzen bringt.“

Komplexes Werkstück: Dieses RFQ (Radio-frequency quadrupole)
beschleunigt und fokussiert den Strahl geladener Teilchen.
Bilder: Hermle  

 

Info | Zahlen, Dtaen, Fakten

5-Achsen-CNC-Hochleistungs-Bearbeitungszentrum C 42 U
• 18.000 U/min
• Werkzeugaufnahme HSK A63
• Werkzeugmagazin mit 42 Plätzen
• NC-Schwenkrundtisch (Durchmesser 800 x 630 mm)
• elektrische Wärmekompensation
• Werkzeugvermessungs- und Werkzeugbruchsystem
• Messtaster
• IKZ-Anlage (40 bar)
• Heidenhain-Steuerung iTNC530 HSCI
• Genauigkeit: bis zu 0,5 μm

www.hermle.de
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