CNC met hoge performantie voor geavanceerde velgen

Eerste plaats bij machinale bewerking

BBS Motorsport vertrouwt op door FANUC bestuurde draai- en freesmachines

Bij de machinale bewerking, van gegoten en gesmede platen tot velgen voor Formula 1-racewagens en andere race-auto's, is het een race tegen de klok. De topfabrikant BBS Motorsport behaalt superieure resultaten met onder andere Matsuura-werktuigmachines. Voor de besturings- en aandrijvingstechnologie wordt de voorkeur gegeven aan marktleider FANUC.

Het valt niet te missen dat Roman Müller, Managing Director bij BBS Motorsport GmbH, een passie heeft voor de autosport. Hij spreekt met enthousiasme over de lichte metalen velgen die zijn bedrijf ontwikkelt en produceert, en over de successen die al 40 jaar met velgen van BBS worden behaald in elke klasse van de racesport. Eén voorbeeld: alle wereldkampioenschappen die Michael Schuhmacher voor Ferrari heeft gereden, vonden plaats op BBS-velgen.

Het is niet verbazingwekkend dat Roman Müller zulke hoge eisen stelt aan zichzelf en zijn ervaren team: "Omdat we samenwerken met de beste racingteams ter wereld, willen we de beste lichtmetalen velgen ontwikkelen die de beslissende voorsprong gegeven van een honderdste van een seconde."

Al 40 jaar een succesvolle partner voor autoracers

De geschiedenis van het bedrijf bestaat uit diverse ontwikkelingshoogtepunten. Al in 1972 produceerde BBS (opgericht in 1970) driedelige velgen die bestonden uit een centrale naaf en een buiten- en binnenvelg. De velgen zijn uit voorraad leverbaar in diverse afmetingen, maar de vooraf aangebrachte naaf wordt kort voor de levering aangepast aan het desbetreffende voertuig. Met het modulaire systeem kunnen meerdere versies worden gemaakt met verschillende breedte, buiging en diameter. "Zo'n individuele velg wordt binnen één week gemaakt", zegt Roman Müller, "waarna de klant met zijn sportwagen naar de racebaan kan".

Wielen uit drie delen zijn nog steeds populair, maar tegenwoordig zijn het vooral velgen van een lichte legering die worden gegoten of gesmeed uit één stuk. Hierin wordt het lichte gewicht van de speciale legeringen gecombineerd met een geweldige stabiliteit – zonder zwakke punten, zoals Roman Müller benadrukt. Om dit te garanderen passeren de velgen meerdere productinspecties bij BBS Motorsport. De eerste keer vóór de machinale bewerking, om te controleren of het materiaal de gewenste kwaliteit heeft. Vervolgens worden tijdens de bewerking metingen gedaan op de machine en tot slot volgt een driedimensionale 100% inspectie in de meetruimte.

BBS heeft een mijlpaal bereikt met de ontwikkeling van de gesmede magnesiumvelg, als het gaat om gewicht, stijfheid en duurzaamheid. Voor Roman Müller was dit een groot succes: "In het begin van de jaren 90 gebruikte het team van Ferrari als eerste onze gesmede magnesiumvelgen voor de Formula 1. Nu zijn deze velgen standaard en zijn wij niet langer de enige fabrikanten."

BBS Motorsport blinkt echter niet alleen uit in materiaalkeuze, maar ook door innovaties die een nieuwe standaard vormen voor de machinale bewerking. De verhouding tussen gewicht en stabiliteit kan bijvoorbeeld worden geoptimaliseerd door de spaken te frezen. Daarbij worden delen van de velg verwijderd die niet relevant zijn voor de starheid en daardoor overbodige ballast vormen. Een technologie die oorspronkelijk door BBS is ontwikkeld en door vele anderen is overgenomen.

Ook koploper bij de machinale bewerking

Om dergelijke complexe bewerkingen rendabel te kunnen uitvoeren, moet de productieafdeling zijn uitgerust met de juiste apparatuur. Roman Müller vertrouwt voor de machinale bewerking op twee hoofdleveranciers: Mori Seiki levert de draaimachines en Matsuura de frezen. Wat de bedrijfseigenaar het meeste waardeert bij deze leveranciers is de constante kwaliteit. Ook prijst hij de Matsuura-werktuigmachines om hun snelheid: "Toen we in 1999 met machinale bewerking met hoge snelheid begonnen, hebben we machines van diverse fabrikanten getest. Voor de bewerking van de lichte legeringen hebben we tot nu toe de beste resultaten behaald met de FX70 van Matsuura."

In die periode kwamen bij BBS gewoonlijk de onafgewerkte basisproducten binnen die al in de vorm waren gesmeed, zodat alleen minimale frees- en boorroutines nodig waren. Voor basisproducten die de uiteindelijke vorm benaderen ('near net shape') moest worden geïnvesteerd in dure smeedwerktuigen. Dit was alleen mogelijk met hogere aantallen, wat niet veel voorkomt in de racesector.

Het team van Roman Müller ging dus op zoek naar een alternatief en vond dit in de hogesnelheidsbewerking van basisproducten die zijn gesmeed in de vorm van een velg. Vervolgens konden deze met draai- en freesmachines worden aangepast in elke gewenste contour en de eigen klantspecifieke stijlelementen. Roman Müller licht toe: "Als je in een dure smeedmatrijs investeert, zit je daar meerdere jaren aan vast. Met onze frees met 5 assen is de flexibiliteit toegenomen en kunnen we binnen 2 weken ideeën implementeren en aan de klant presenteren."

CNC en aandrijvingstechnologie van de mondiale marktleider

In de erop volgende jaren bleef BBS Motorsport trouw aan de fabrikant Matsuura. Productiemanager Francisco Serrano herinnert zich: "We gebruiken al jaren machinegereedschappen met besturings- en aandrijvingstechnologie van FANUC, en we hebben er uitstekende ervaringen mee. De producten zijn van uitzonderlijke kwaliteit en we hebben in al die jaren nooit enige problemen gehad. Bovendien is de menustructuur van de CNC erg eenvoudig. In 2007 besloten we om Matsuura-machines te bestellen met de FANUC-serie 30i-A CNC." Hij wijst ook op een voordeel dat het gevolg is van de consistente producten van de CNC-fabrikant: Ervaren operators die vertrouwd zijn met FANUC, kunnen makkelijk op andere machines worden gezet zonder dat daar extra training voor nodig is. Bovendien voorkomt de beperkte verscheidenheid aan besturingen trainingskosten en fouten.

De machineoperators zijn hoofdzakelijk verantwoordelijk voor de NC-programma's. Ze worden ondersteund door werkplanners die gebruikmaken van een extern CAD/CAM-systeem, vooral voor ontwerpelementen met ingewikkelde vormen. Hiertoe ontvangt de arbeider complete subroutines die hij combineert met zijn eigen boor- en draaicycli om het hoofdprogramma samen te stellen. Bovendien integreert hij de noodzakelijke meetprogramma's voor inspecties tijdens het proces. Dat klinkt ingewikkeld, maar met de werkplaatsprogrammeringssoftware Manual Guide van FANUC is dit gemakkelijk te doen. De software combineert in essentie de twee programmeerwerelden met een handig dialoogprogramma aan de ene kant en een ondersteuningsprogramma met DIN ISO of macro's aan de andere kant. Zo kan elke gebruiker – afhankelijk van de vereisten en individuele kennis – de optimale programmeermethode kiezen. Bovendien kunnen de verschillende methoden direct met elkaar worden gecombineerd. Bestaande DIN ISO-programma's kunnen gemakkelijk worden ingevoegd en verder bewerkt.

Handige CNC-functies

Voor de machinale bewerking van de wielen zoekt BBS Motorsport naar het optimale compromis tussen korte verwerkingstijd en oppervlakteafwerking van hoge kwaliteit. Ondersteuning wordt geleverd door de FANUC-CNC uit de serie 30i-A, waarmee de Matsuura MAM72-63V bewerkingsstations zijn uitgerust en die is geoptimaliseerd voor high-speed (HSC) en machinale bewerking met vijf assen. Dit betekent dat dit niet alleen zeer snel verloopt, maar dat er ook een aantal softwarefuncties beschikbaar is voor de 5-assige machinale bewerking om optimaal gebruik te maken van de mogelijkheden van de machine. Voor HSC-gebruik is er het geautomatiseerde toevoerbesturingssysteem AICC. Onder deze term – AICC staat voor Artifical Intelligence Contour Control – heeft FANUC de functies gebundeld die de acceleratie- en remroutines optimaliseren, en waarmee automatisch de snelheid kan worden aangepast voor het machinaal bewerken van hoeken of segmenten van een cirkel. De AICC-functie neemt tot op bepaalde hoogte daarmee de geavanceerde besturing over en zorgt er daarbij voor dat het gereedschap het voorgeschreven pad volgt met een hoge mate van contournauwkeurigheid.

Dit is een voordeel, bijvoorbeeld bij het werken met ontwerpstudies die lastig zijn te implementeren, zoals productiemanager Francisco Serrano uitlegt: "We moesten onlangs een pad van geboorde gaten volgen, waarvan de diameter begon bij 0,4 mm en daarna steeds groter werd. Zelfs bij de uiterst kleine stralen moesten de randen messcherp zijn, wat ingewikkelde, machinale freesbewerking vereiste. We slaagden hier uitermate goed in met de door FANUC bestuurde Matsuura."

Over het algemeen tracht het BBS-productieteam gebruik te maken van toerentallen tot 27.000 min^-1 bij het bewerken van lichte legeringen. Voor aluminium maakt het systeem gebruik van toevoersnelheden van 8 tot 10 m/s, voor magnesium 12 tot 14 m/s – bij een toevoer van 5 mm. Voor eenvoudige parameterinstelling maakt BBS gebruik van de Machining Level Condition Function van de FANUC-CNC 30i-A, waardoor de gebruiker de factoren precisie, snelheid en oppervlakteafwerking kan prioriteren. De besturing voert vervolgens onafhankelijk de optimale parameterinstellingen uit. Hierdoor kan de besturing ook spiebanen verwerken en de kwaliteit van de oppervlakteafwerking optimaliseren met behulp van de functie Nano Smoothing 2. Francisco Serrano: "Tezamen met de toepassingstechnici van Matsuura bepalen we de gewenste snijgegevens en oppervlakteafwerkingen en stellen we deze met behulp van deze functie in op alle machines. Dit waarborgt consistente goede bewerkingsresultaten."

Hij waardeert ook de uiterst grote beschikbaarheid van alle FANUC-componenten: "De afgelopen 12 jaar moesten we slechts vier keer de FANUC-klantenservice bellen. Hiervan was één keer onze eigen schuld, twee keer was het door slijtage van materiaal, en slechts één keer door een defecte toegangskaart". De productiemanager vat het ten slotte als volgt samen: "Uiteindelijk hebben we, omdat de machines en hun prestaties bepalend zijn, zulke goede ervaringen met de besturingen en aandrijvingen van FANUC, dat deze componenten medebepalende factoren zijn bij onze beslissing in de aankoop van een bewerkingsmachine."

Wielen voor de internationale autosport

Of het nu gaat om de Formule 1, de IndyCar-series, de 24-uurs race, rallyracing of wedstrijden om merktrofeeën, talloze raceteams vertrouwen al ruim 40 jaar op de ervaring in het ontwikkelen en produceren van hoogwaardige wielmodellen, die door BBS Motorsport zijn vervaardigd van aluminium of magnesium. De specialisten, die sinds kort zijn gehuisvest in Haslach i. K., leveren compleet gesmede wielen of wielen die bestaan uit meerdere delen. Alle producten zijn altijd zo aerodynamisch mogelijk, met een minimaal gewicht en ideale stijfheid. Het bedrijf, dat momenteel 26 werknemers telt, is goed voor een jaarlijkse capaciteit van zo'n 12.000 lichtmetalen wielen. Naast de autosportteams zijn particuliere autorijders de belangrijkste klanten. In totaal is rond de 40% van alle orders afkomstig uit deze klantenkring. Na een in economisch opzicht uitdagende periode die volgde op het faillissement van het oorspronkelijke moederbedrijf, maakte het succesvolle BBS Motorsport in 2012 een nieuwe start als een Duitse "GmbH" oftewel besloten vennootschap. De belangrijkste aandeelhouder is een Japans bedrijf dat al jaren gesmede wielen van BBS in Azië op de weg brengt.