Absolute Präzision beim CNC-Fräsen dank Vakuum / Lorenz Hoffmann GmbH

Das Maschinenbauunternehmen Lorenz Hoffmann profitiert auf vielfältige Weise von der Umstellung der Vakuumversorgung seiner CNC-Maschinen auf eine trockene Schrauben-Vakuumpumpe von Busch Vacuum Solutions.

Die Fräse setzt an, Kühlmittel spritzt, Metallspäne fliegen. Millimetergenau fährt das Fräswerkzeug in der Produktionshalle der Lorenz Hoffmann GmbH über ein durch Vakuum fixiertes Metallstück. Das Unternehmen aus dem südlich von Würzburg gelegenen Kreßberg, das in der zweiten Generation von Andreas und Christina Hoffmann geleitet wird, setzt in seinem modernen Maschinenpark unter anderem hochpräzise CNC-Fräsmaschinen ein, um beispielsweise Prototypen für den Maschinenbau zu fertigen. Dafür werden die CNC-Maschinen von Programmen gesteuert, die eigens für die Herstellung einzelner Werkstücke geschriebenen wurden. Sie ermöglichen es der Lorenz Hoffmann GmbH Maschinenbauteile herzustellen, deren Toleranzbereiche so gering sind, dass sie die Stärke eines menschlichen Haares unterschreiten. Dafür rotieren die Fräswerkzeuge mit bis zu 40.000 Umdrehungen pro Minute, während sie sich entlang der vorgegebenen Konturen bewegen. Dabei entstehen aus den Metallrohlingen komplexe geometrische Objekte. Um beim Fräsen höchste Ansprüche an Präzision zu erfüllen, dürfen die Werkstücke während des Fräsvorgangs nicht um einen hundertstel Millimeter verrutschen. Deshalb werden sie mit Hilfe von Vakuum fixiert. Dafür verwenden die Mitarbeiter spezielle Vakuum-Aufspannplatten, die mit Vakuumpumpen verbunden sind.

Prototypen, Kleinserien und einbaufertige Komponenten
Auf diese Weise stellt die Lorenz Hoffmann GmbH mit ihren 40 Mitarbeitern seit über vierzig Jahren unter anderem Prototypen, Kleinserien und einbaufertige Komponenten für unterschiedliche Branchen wie Maschinenbau, Automobilindustrie, Medizintechnik sowie Holzindustrie und Lebensmittelproduktion her. Um alle Kundenwünsche flexibel erfüllen zu können, entwickeln die erfahrenen Ingenieure und Techniker ihre Prozesse und Technologien beständig weiter. Der wesentliche Faktor für die hohe Qualität, die das Unternehmen auf dem Gebiet der Einzelteil-, Prototypen- und Kleinserienfertigung führend gemacht hat, ist absolute Präzision. Unabdingbar dafür ist das sichere Spannen der Werkstücke mit Hilfe der Vakuumtechnologie von Busch Vacuum Solutions. Darüber hinaus führt das Spannen mit Vakuum zu einer enormen Senkung der Rüstkosten.

Geringerer Energieverbrauch, höhere Qualität
Für die Versorgung seiner vier CNC-Fräsmaschinen mit Vakuum setzte das Unternehmen bisher an jeder Anlage eine eigene Vakuumpumpe ein. Da Geschäftsführer Andreas Hoffmann die Vakuumversorgung in seinem Betrieb optimieren wollte, ersetzte er die vier ölgeschmierten Drehschieber-Vakuumpumpen auf Anraten der Vakuumexperten von Busch durch eine einzelne trockene Schrauben-Vakuumpumpe COBRA PLUS, die über Rohrleitungen mit den vier Fräsmaschinen verbunden ist. "3.500 kWh pro Jahr sparen wir durch die Anschaffung der COBRA im Vergleich zu den vorher eingesetzten vier ölgeschmierten Drehschieber-Pumpen - und das bei sogar noch besserer Halteleistung", freut sich Hoffmann. Denn die COBRA PLUS ist drehzahlgeregelt, sodass sie ihre Leistung dem tatsächlichen Bedarf anpasst und dadurch weniger Energie verbraucht als eine ungeregelte Pumpe, deren Motor immer bei voller Drehzahl läuft. "Die COBRA regelt sich selbst und bringt immer genau die Leistung, die wir benötigen. Wird beispielsweise nur eine Fräsmaschine genutzt, arbeitet die COBRA mit geringerer Drehzahl als beim gleichzeitigen Einsatz mehrerer Fräsmaschinen", erklärt Hoffmann. Darüber hinaus ist die COBRA PLUS eine vollständig vernetzte Vakuumpumpe, die über eine fortschrittliche Steuerungs- und Überwachungsfunktion verfügt. Auf einem Farb-Touchscreen lassen sich beispielsweise Leistungsaufnahme, Vakuumniveau und Motordrehzahl anzeigen. Andreas Hoffmann ist froh, dass er die Vakuumversorgung dadurch stets unkompliziert im Blick hat.

Bessere Arbeitsbedingungen, kaum Wartung
Alle COBRA Schrauben-Vakuumpumpen von Busch arbeiten absolut berührungsfrei, das heißt, sie benötigen kein Öl im Verdichtungsraum. "Seit der Umstellung auf die COBRA müssen wir kein Öl, keine Luftentölelemente und keine Filter mehr tauschen. Das spart rund vier Arbeitstage Wartung pro Jahr. Bislang lief die COBRA ohne jegliche Störung, und eine Wartung war bis jetzt noch überhaupt nicht nötig," freut sich der Geschäftsführer. Außerdem verursacht der Betrieb einer COBRA PLUS wesentlich weniger Lärm als die vier alten Vakuumpumpen. Seit diese gegen die COBRA ausgetauscht wurden, ist es in der Produktionshalle bedeutend leiser als zuvor. Für die Mitarbeiter bedeutet dies eine deutliche Verbesserung der Arbeitsbedingungen. "Früher liefen bis zu vier Pumpen mit jeweils 72 Dezibel. Die COBRA erzeugt 63 Dezibel. Deshalb ist es heute nur noch halb so laut und man kann wesentlich angenehmer arbeiten", so Hoffmann.

Abwärme wird zum Heizen genutzt
Andreas Hoffmann ist es wichtig, möglichst nachhaltig und energieeffizient zu produzieren. Auch in dieser Hinsicht ist er stets auf der Suche nach Verbesserungen. Durch die Umstellung auf die COBRA bot sich ihm die Möglichkeit, die Abwärme der neuen Pumpe zum Heizen zu nutzen. Dazu hat er zusammen mit seinem Team ein Wärmerückgewinnungssystem entwickelt. "Die COBRA verfügt über eine Wasserkühlung. Das erwärmte Kühlwasser wird durch einen Luftheizer geführt. So heizen wir unsere Produktionshalle", erklärt der Geschäftsführer. In diesem Luftheizer befindet sich ein Ventilator, und ein Heizregister das das Wasser herunterkühlt, damit es wieder zum Kühlen der COBRA verwendet werden kann. Dadurch benötigt das Unternehmen, das sonst eine Ölheizung nutzt, deutlich weniger Heizöl. "Im Sommer leiten wir die Abwärme nach draußen. Im Winter bleibt sie in der Produktion. Dadurch ist es nun auch in der warmen Jahreszeit in der Produktionshalle merklich kühler. Zuvor heizte sich die Produktionshalle im Sommer immer sehr auf", ergänzt er.

Rückerstattung dank BAFA-Förderung
Da energieeffiziente Technologien in Deutschland gefördert werden, unterstützten die Experten von Busch das Unternehmen dabei, einen BAFA-Antrag zu stellen. Dadurch wurden der Lorenz Hoffmann GmbH 40 % der Anschaffungskosten für die neue Vakuumpumpe vom Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) erstattet.

Andreas Hoffmann freut sich aber besonders über die energetischen Vorteile und ist stolz auf seine Wärmerückgewinnungsanlage, die durch die COBRA PLUS möglich wurde: "Die Anschaffung der COBRA hat sich für uns doppelt gelohnt. Wir haben einen geringeren Stromverbrauch als zuvor und können die Abwärme der Pumpe im Winter zum Heizen nutzen."