Mehr Geschwindigkeit und Genauigkeit dank der FANUC CNCs in Matsuura-Maschinen von BBS Motorsport

Aufgabe:
Der Premiumhersteller BBS Motorsport suchte nach einer Lösung, mit der er die herausragende Oberflächen der Räder für Formel 1-Wagen und andere Hochleistungsfahrzeuge garantieren konnte. Gleichzeitig sollten die Bearbeitungszeiten verkürzt werden.

Lösung:
Die FANUC CNCs der Serie 30i-A wurden in die Matsuura MAM72-63V-Bearbeitungszentren von BBS integriert. Damit wurde ein hohes Maß an Kontrolle gewährleistet, mit auf Hochgeschwindigkeits- und fünfachsigen Maschinen eine extrem hohe Genauigkeit erreicht werden kann.

Ergebnis:
Die Bearbeitung ist nicht nur sehr schnell. Die CNC bietet zudem eine Reihe von Softwarefunktionen, die speziell entwickelt wurden, um das Potenzial von fünfachsigen Maschinen maximal auszunutzen.


Poleposition bei der Zerspanung

BBS Motorsport setzt auf FANUC Steuerung in Dreh- und Fräszentren

Beim Zerspanen von Guss- und Schmiederohlingen zu Rädern für Formel 1-Autos und andere Rennwagen zählt die Zeit. Beste Ergebnisse erzielt der Premiumhersteller BBS Motorsport unter anderem mit Matsuura-Bearbeitungszentren. Die bevorzugte Steuerungs- und Antriebstechnik stammt vom Weltmarktführer FANUC.

Roman Müller, Geschäftsführer der BBS Motorsport GmbH, kann seine Leidenschaft für den Motorsport nicht verbergen. Mit Begeisterung erzählt er von den Leichtmetallrädern, die sein Unternehmen entwickelt und produziert. Auch die Erfolge, die seit über 40 Jahren in jeglicher Rennsportklasse auf BBS-Räder erzielt werden, will er nicht verschweigen. Ein Beispiel: Alle Weltmeisterschaftserfolge, die Michael Schumacher für Ferrari errang, fanden auf BBS-Rädern statt.

Der Anspruch Müllers an sich selbst und sein erfahrenes Team ist dementsprechend hoch: „Wir wollen gemeinsam mit den führenden Rennteams die weltbesten Leichtmetallräder entwickeln, die für die entscheidenden Hundertstelsekunden Vorsprung sorgen.“

Seit 40 Jahren erfolgreicher Partner des automobilen Rennsports

Zahlreiche Entwicklungs-Highlights säumen die Unternehmensgeschichte. Bereits seit 1972 stellt BBS (1970 gegründet) dreiteilige Räder her, die aus einem Radstern sowie einer Außen- und einer Innenschüssel bestehen. Während letztere in verschiedenen Größen auf Lager liegen, wird der vorkonfektionierte Radstern kurzfristig auf die jeweiligen Fahrzeuge angepasst. Durch das Baukastensystem lassen sich viele Varianten hinsichtlich Breite, Einpresstiefe und Durchmesser kreieren. „In einer Woche ist ein solches individuelles Rad fertig”, sagt Roman Müller, „und der Kunde kann mit seinem Sportfahrzeug auf der Rennstrecke fahren.”

Dreiteilige Räder sind nach wie vor beliebt, doch heute dominieren einteilige Leichtmetallräder, die zumeist in einem Stück massiv gegossen oder geschmiedet werden. Sie vereinen die Leichtigkeit der speziellen Legierungen mit höchster Stabilität – ohne Schwachstellen, wie Roman Müller betont. Dazu durchlaufen sie bei BBS Motorsport vielfältige Produktionskontrollen – das erste Mal bereits vor der Zerspanung. Damit wird sichergestellt, dass die Materialgüte den Ansprüchen genügt. Es folgen In-Prozess-Messungen auf den Werkzeugmaschinen und abschließend eine dreidimensionale 100-%-Prüfung im Messraum.

Einen Meilenstein hinsichtlich Gewicht, Steifigkeit und Langlebigkeit setzte BBS mit der Entwicklung des Magnesium-Schmiederads. Für Roman Müller ein großer Erfolg: „Anfang der 90er Jahre war Ferrari der erste Rennstall, der unser Magnesium-Schmiederad für die Formel 1 genommen hat. Heute sind solche Räder zum Standard geworden, aber sie werden leider nicht mehr nur von uns produziert.”

Doch nicht nur hinsichtlich der Materialien zeichnet sich BBS Motorsport durch Innovationen aus, auch auf Bearbeitungsseite hat das Unternehmen Maßstäbe gesetzt. Zum Beispiel lässt sich durch Hinterfräsen der Speichen das Verhältnis zwischen Gewicht und Stabilität optimieren. Hierbei werden Teile des Rads abgetragen, die für die Festigkeit nicht relevant und damit unnötiger Ballast sind. Eine ursprünglich von BBS entwickelte Technik, die heute vielfach kopiert wird.

Auch bei der Zerspanung die Nase vorn

Um solche diffizilen Bearbeitungen wirtschaftlich ausführen zu können, muss der Radhersteller in der Produktion topp ausgerüstet sein. Roman Müller hat sich in der Zerspanung auf zwei Hauptausrüster festgelegt: Mori Seiki liefert die Drehmaschine und Matsuura die Fräsmaschinen. An diesen Anbietern schätzt der Firmenchef in erster Linie die hohe Langzeitqualität. Außerdem lobt der Rennsport-Lieferant die Matsuura-Bearbeitungszentren für ihre Schnelligkeit: „Als wir 1999 in die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung einstiegen, haben wir Zentren verschiedener Anbieter getestet. Für unsere Anforderungen in der Leichtmetallbearbeitung schnitt die FX70 von Matsuura mit Abstand am besten ab.”

Bis zu dem Zeitpunkt bekam BBS üblicherweise den Rohling endkonturnah vorgeschmiedet, sodass nur noch eine geringe Fräs- und Bohrbearbeitung durchzuführen war. Für die Herstellung des sogenannten Near Netshape-Rohlings musste allerdings in sehr teure Schmiedewerkzeuge investiert werden. Dies lohnte sich eigentlich nur bei höheren Stückzahlen – im Rennsport sind diese jedoch eher selten.

Eine geeignete Alternative fand das Team um Roman Müller in der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung von als Radscheibe geschmiedeten Rohteilen. Aus ihnen ließ sich mittels Dreh- und Fräsbearbeitung jede gewünschte Kontur herausarbeiten – kundenspezifische sowie eigene Stylings. Roman Müller erklärt: „Wenn man in eine teure Schmiedeform investiert hat, ist man auf Jahre gebunden. Mit unseren Fünf-Achs-Fräsmaschinen sind wir viel flexiber und können Ideen innerhalb von zwei Wochen umsetzen und dem Kunden präsentieren.”

CNC- und Antriebstechnik vom Weltmarktführer

In den Folgejahren ist BBS Motorsport dem Hersteller Matsuura treu geblieben. Fertigungsleiter Francisco Serrano erinnert sich: „Schon seit Jahren setzen wir Werkzeugmaschinen mit Steuerungs- und Antriebstechnik von FANUC ein und haben damit beste Erfahrungen gemacht. Die Produkte sind von herausragender Qualität, sodass wir damit in all den Jahren keinerlei Probleme hatten. Zudem ist die Menüführung der CNC sehr einfach. Wir haben uns 2007 entschieden, Matsuura-Maschinen mit der FANUC-CNC der Serie 30i-A zu bestellen.“ Er weist außerdem auf einen Vorteil hin, der aus der Durchgängigkeit des CNC-Fabrikats in seiner Fertigung resultiert: Facharbeiter, die sich mit FANUC auskennen, sind problemlos ohne zusätzliche Ausbildung maschinenübergreifend einsetzbar. Außerdem vermeidet die eingeschränkte Steuerungsvielfalt Schulungskosten und Fehler.

Für die NC-Programme sind in erster Linie die Maschinenbediener verantwortlich. Sie werden von Arbeitsvorbereitern unterstützt, die ein externes CAD/CAM-System nutzen, insbesondere für Designelemente mit komplexen Formen. Der Werker erhält hierfür fertige Unterprogramme, die er mit selbst erstellten Bohr- und Drehzyklen zu Hauptprogrammen zusammenfügt. Außerdem integriert er die zur In-Prozess-Kontrolle notwendigen Messprogramme. Das klingt kompliziert, ist aber mit der FANUC-Werkstattprogrammiersoftware Manual Guide i einfach zu bewältigen. Sie vereint quasi zwei Programmierwelten, indem sie zum einen eine komfortable Dialogprogrammierung ermöglicht und zum anderen die Programmierung in DIN ISO oder mit Makros unterstützt. So kann jeder Anwender – je nach Anforderung und individuellen Kenntnissen – die optimale Programmierart wählen. Zudem lassen sich die verschiedenen Verfahren beliebig untereinander kombinieren. Bereits vorhandene DIN ISO-Programme können problemlos eingefügt und weiterbearbeitet werden.

Hilfreiche CNC-Funktionen

Beim Zerspanen ist BBS Motorsport darauf aus, den optimalen Kompromiss zwischen kurzer Bearbeitungszeit und hoher Oberflächengüte zu finden. Unterstützung liefert die FANUC-CNC der Serie 30i-A, mit der die Matsuura-Bearbeitungszentren MAM72-63V ausgestattet sind und die als High-End-Steuerung optimal für Hochgeschwindigkeits (HSC)- und Fünf-Achsen-Bearbeitung ausgelegt ist. Das heißt, sie ist nicht nur sehr schnell, sondern stellt auch eine Vielzahl von Softwarefunktionen für die Fünf-Achs-Bearbeitung zur Verfügung, um das vorhandene Potenzial der Maschine optimal auszunutzen. Für den HSC-Einsatz bietet sie das automatische Vorschubkontrollsystem AICC. Unter dieser Bezeichnung – AICC steht für Artifical Intelligence Contour Control – hat FANUC Funktionen zusammengefasst, die Beschleunigungs- und Bremsvorgänge optimieren sowie Geschwindigkeiten automatisch für Eckenbearbeitung oder Kreissegmente anpassen können. Somit übernimmt die AICC-Funktionalität gewissermaßen eine Voraussteuerung, die dafür sorgt, dass das Werkzeug der vorgegebenen Bahn mit hoher Konturtreue folgen kann.

Das ist beispielsweise bei schwer umsetzbaren Designstudien von Vorteil, wie Fertigungsleiter Francisco Serrano erklärt: „Kürzlich mussten wir einen Verlauf von Bohrungen einbringen, deren Durchmesser bei 0,4 mm begannen und die dann zunehmend größer wurden. Auch bei den sehr kleinen Radien mussten die Kanten messerscharf sein, was beim Fräsen ein entsprechend feines Arbeiten erforderte. Das haben wir mit der FANUC-gesteuerten Matsuura perfekt hinbekommen.“

Im Allgemeinen versucht das BBS-Fertigungsteam bei der Leichtmetallbearbeitung Drehzahlen von bis zu 27 000 min-1 zu nutzen. Bei Aluminium werden Vorschübe von 8 bis 10 m/s, bei Magnesium 12 bis 14 m/s gefahren – bei einer Zustellung von 5 mm. Für die einfache Parametereinstellung nutzt BBS die in der FANUC-CNC 30i-A angebotene Machining Level Condition-Funktion, mit der der Anwender die Faktoren Präzision, Geschwindigkeit und Oberflächengüte gewichten kann. Die Steuerung stellt dann selbst das optimale Parameter-Set zusammen. Hierbei wird auch die Fähigkeit der Steuerung ausgenutzt, Splines zu verarbeiten und die Oberflächenqualität mithilfe der Funktion Nano-Smoothing 2 zu optimieren. Francisco Serrano: „Zusammen mit den Anwendungstechnikern von Matsuura haben wir die gewünschten Schnittwerte und Oberflächengüten definiert und mit Hilfe dieser Funktion auf allen Maschinen eingestellt. So sind unsere Bearbeitungsergebnisse gleichbleibend gut.“

Er lobt weiterhin die extrem hohe Verfügbarkeit aller FANUC-Komponenten: „In den letzten zwölf Jahren haben wir insgesamt nur vier FANUC-Kundendienst-Einsätze gehabt. Davon war einer selbst verschuldet, zwei waren durch Verschleiß und nur einer durch eine defekte Achskarte verursacht.“ Schließlich fasst der Fertigungsleiter zusammen: „Letztendlich sind zwar die Maschinen und ihre Leistungsfähigkeit entscheidend, aber wir haben mit FANUC-Steuerungen und -Antrieben so gute Erfahrungen gemacht, dass diese Komponenten bei unserer Entscheidung über den Kauf einer Werkzeugmaschine mit entscheiden.“

Räder für den internationalen Rennsport

Ob Formel 1, IndyCar Series, 24-Stunden-Rennen, Rallyesport oder Markenpokal – zahlreiche Rennteams verlassen sich auf die über 40 Jahre Erfahrung in der Entwicklung und Herstellung von High-End-Radmodellen aus Aluminium oder Magnesium, die BBS Motorsport zu bieten hat. Die jetzt in Haslach i. K. beheimateten Spezialisten liefern massive Schmiederäder oder mehrteilige Räder, die immer dem Anspruch perfekter Aerodynamik bei minimalem Gewicht und idealer Steifigkeit folgen. Das Unternehmen, derzeit 26 Mitarbeiter stark, steht für eine Jahreskapazität von rund 12 000 Leichtmetallrädern. Neben den Rennteams zählen private Autofahrer zu den wichtigsten Kunden. Insgesamt kommen rund 40 % aller Aufträge von dieser Klientel. Nach einer wirtschaftlich herausfordernden Phase infolge der Insolvenz der ursprünglichen Muttergesellschaft startete das erfolgreiche BBS Motorsport-Team 2012 als deutsche GmbH neu durch. Hauptanteilseigner ist ein japanisches Unternehmen, das seit Jahren BBS-Schmiederäder auf Asiens Straßen bringt.