Portalfräsning i fokus hos Cliff Models i Göteborg

Thomas Hässel maskinsäljare på Masentia AB, David Halling VD Cliff Models och Frank Schneider exportchef F. Zimmermann GmbH.

– Vi skulle gärna visa upp våra fina modeller och arbeten men vår bransch är tyvärr stängd för utomstående intressen, så ingen fotografering är tillåten.

– På vårt företag arbetar vi med produktutveckling som kringgärdas av stor sekretess. Av förståeliga skäl, så kan våra kunder inte visa upp nyutveckling när det gäller design och konstruktionsförändringar innan en produkt kommit ut på marknaden av konkurrensskäl, säger VD David Halling när vi efter några år gör ett återbesök hos Cliff ute i Torslanda/Göteborg.

Vi är här för att titta på den senaste maskininvesteringen som handlar om en 5-axlig portalfräs från den tyska maskintillverkaren F. Zimmermann som är specialister på just denna typ av fräsmaskiner.

Här finns en hel del intressant maskinteknik (en vandrande portal), att prata om och på plats hos Cliff är maskinsäljare Thomas Hässel från maskinleverantören Masentia AB och exportchef Frank Schneider F. Zimmermann GmbH. Bland annat hur Zimmermanns konstruktörer förbättrat värmebalansen (som ofta är ett problem när det handlar om höga spindelhastigheter), i sina maskiner, vilket ger stabil process och från första till sista timma i en fräsoperation oavsett körsätt. Men först lite mer om Cliff och varför man valt att satsa på ett helt nytt fabrikat i sin modellfabrik.

Vi lever alla i en tid som präglas av allt hårdare konkurrens, teknisk utveckling, effektiviseringar och framförallt en prispress på alla plan som slår hårt i företagens plånböcker. Innovation och design har de senaste åren seglat upp som ett högprioriterat område framförallt inom fordonsindustrin. I styrelserum runt om i världen pratar man ofta om kreativitet, nya idéer och innovation som nyckelord för att överträffa sina konkurrenter. Och sammanför vi ord som aerodynamik, ergonomi, interiör och exteriör design, så framträder en komplex värld av önskemål och idéer som fordonsindustrin vill utveckla maximalt för att bli konkurrenskraftiga och att bilköparna skall välja det fabrikat som kunden företräder. I denna värld lever och verkar Cliff och man gör det bra.

Från prototyp till produktion

En idé som får fysisk form kan testas och utvecklas för att så småningom bli till en färdig produkt. Men att vara innovativ innebär ju inte automatisk att man har kunskap eller resurser att ge sina idéer den möjligheten.

– Det är där vi på Cliff Models kommer in i bilden. Vi är ett team av konstruktörer och maskinoperatörer som hängivet ägnar oss åt våra kunders idéer. Vi kan hjälpa till med visualisering, att ta fram eller förfina ritningar, utveckla prototyper och kan också sätta de färdigutvecklade produkterna i produktion i mindre volymer. I processen får idéerna den hjälp och det motstånd som krävs för att de ska kunna lämna teststadiet för att utvecklas och bli verklighet.

Produktionen hos Cliff Models idag handlar mest om enstycksmodeller men här vill man försöka att få in ett ben till med att förutom prototypmodellen även få chansen att köra kortare förserier. När det gäller hur mycket det är att göra på ett jobb, så är det helt och hållet designern som avgör det. Det kan vara stora förändringar/ helt ny produkt eller mindre justeringar.

– Här handlar det mycket om verifieringsfräsningar som är det sista momentet där vår kund gör bedömningen att allt är ok innan det går till verktygstillverkning. I slutstadiet för vår del måste allt vara perfekt. Det är hands-off på allt och vi får inte putsa det minsta på modellen. Skulle det bli något fel i detta stadium så är det bara att göra om alltihop, säger David Halling.

– Så vi som arbetar på Cliff har spetskompetens inom prototyptillverkning och inget projekt är för stort eller för litet. Vår styrka ligger
i vår förmåga att leverera helhetslösningar, vi kan starta projekt snabbt och leverera i tid. Denna fördel möjliggörs genom våra sammansvetsade och skickliga arbetsteam som har mycket stor kompetens och flexibilitet. För oss är prototyptillverkning ett hantverk, något vi gör med stolthet, säger David Halling.

Cliff expanderar just nu med tre nya verktygsmaskiner från Masentia, man har precis byggt ut sina lokaler, så här ligger inte problemet och det som David funderar över mest utan det handlar om att man inte kan hitta personal.

– Vi är underbemannade och skulle behöva anställa 4 – 6 personer till.

Här har vi det stora problemet idag och antagligen många år framåt. Trots att Cliff ligger i ett storstadsområde som Göteborg med ett upptagningsområde på runt en miljon innevånare, (alla kan givetvis inte arbeta i industrin) men det har tusentals i alla fall, så är det mycket svårt att hitta rätt kompetens.

Om du tittar i den berömda kristallkulan vad ser du i framtiden då?

– Jag ser en mycket bra framtid för Cliff, jobben finns där och då vi måste med alla möjliga medel finna personal, det måste gå, vi ger inte upp, säger David Halling.

5-axligt och specialanpassade tekniklösningar

– Vår nya Zimmermann FZP 32 installerades under mellandagarna 2021 och vi har nu kört maskinen i produktion i 4 månader och vi är mycket nöjda med det nya maskinkonceptet. Den gör vardagen betydligt enklare för oss och behovet som fanns var att kunna fräsa en fullstor SUV helt klar utan att behöva flytta på modellen, säger David Halling.

Vi ber Thomas på Masentia och Frank på Zimmermann att berätta lite om den tyska maskinbyggaren och tekniken bakom, det som vi nuddade vid i artikeln början – värmepåverkan.

– Vi bygger 5-axliga fräsmaskiner i vår fabrik som ligger strax intill flygplatsen i Stuttgart, i en by som heter Neuhausen. F. Zimmermann är ett privatägt familjeföretag och man är en av världens ledande tillverkare av stora högteknologiska maskiner inom portalfräsning med innovativa lösningar som vårt patenterade ABC fräshuvud som väger 1 500 kg, med optimal vibrationsdämpning, berättar företagets exportchef Frank Schneider.

– Och vi positionerar oss främst inom fordonsindustrin och Aerospace men även andra områden såsom Mould & Die när det kommer till större detaljer.

Tekniska fakta Zimmermann FZP 32 av Thomas Hässel
– Denna maskin är en vidareutveckling av FZU-serien där man tagit tillvara på fördelarna hos den maskinen och använt designen som man ”skalat upp”.

Då FZP 32 är en portal byggd maskin innebär detta i Zimmermanns fall att man kan anpassa storlekarna mer efter kundens behov. Längden vilket i detta fall är X-led kan vara mellan 3 – 10 Meter och Bredden, Y-led kan väljas från 2,5 – 4 Meter och Höjden Z-led 1,5 – 2,5 Meter.

I Cliffs fall var ju kravspecifikationen att en fullstor SUV modell skulle kunna bearbetas runt om utan att behöva flyttas så denna maskin har måtten X:6000mm, Y:3500mm, Z:2000mm

Bordet på maskinen är lika stort som rörelserna i X-Y dvs 6×3,5M. I maskinen sitter ett fullt styrt fräshuvud som är Zimmermanns egen konstruktion. Spindel hastigheten i denna maskin är på 24,000 rpm med en effekt på 34 kW. Spindel HSK63 och 31 platser i magasinet. Mätprobe och Laser för verktygsinmätning finns.

– Alla linjära axlar drivs via kuggstångsdrivning och på X-axeln är det inte mindre är 4st Servomotorer som sköter positioneringen för att den skall vara så exakt som möjligt. En maskin som skall fräsa en 3D yta måste vara mycket dynamisk och det är denna. Matningshastigheterna kan gå upp till 60M/min i alla axlar.

Styrsystemet är Heidenhain TNC 640, men vi kan även leverera maskinen med Siemens 840D om så önskas.

Hög termostabilitet – håller måtten

Alla som någon gång kört bearbetningsmaskiner känner säkert till problematiken med att måtten kan variera med en kall eller varm maskin. Ju noggrannare mått som skall uppnås ju mer behöver man ta hänsyn till detta.

Modell framställning är ett typiskt fall där man ofta har riktigt långa körtider.

Värme kan ju alstras från många olika håll både från processen dvs. värme från bearbetningen, men kan även alstras internt i maskinens rörliga delar eller från omgivningstemperaturen.

I vanliga fall får man lägga in olika typer av kompenseringar i maskinens styrsystem eller kyla valda delar av maskinens komponenter.

När Zimmermann utvecklat sina nya maskinmodeller har man lagt mycket vikt på att konstruera maskinerna med en ”Thermo Symetric” design.

Detta innebär att oavsett var värmen uppstår eller kommer ifrån så förblir positionen på skärspetsen intakt. Grundläggande fysik gör ju att den ena sidan av t.ex en blir Z-axel varmare än den andra så vill hela axeln ”böja sig”. Detta kan ju låta överdrivet men när det är långa axlar och noggranna positioner så då blir även en liten avvikelse märkbar.

Just detta har Zimmermann tänkt på genom hela designfasen. Allt är symmetriskt uppbyggt och tillskillnad från många andra leverantörers portalmaskiner där Z-axeln (Rammen) är monterad på ”framsidan” av tvärbalken (Y-axeln) så är Zimmermanns lösning att det skall vara lika mycket material runt om. Alltså sitter Z-axeln mitt i tvärbalken. Oavsett vad värmen eller för den delen skärkrafterna kommer ifrån så är maskinen lika stabil.

Har man kört flera timmar i maskinen för att sedan återuppta efter ett längre avbrott så är skärets centerpunkt på precis samma ställe som innan.

Med denna konstruktion har man även kunnat plocka bort kylslingor som man tidigare var tvungen att ha för att hålla precisionen och detta ger stora besparingar för kunden både vad gäller minskad energiåtgång och minskade underhållskostnader.

Fördelarna med den ”Thermo Symetriska” designen kan nu Cliff Models med David i spetsen konstatera att det verkligen fungerar efter 4 månaders produktion, säger Thomas Hässel Masentia AB. 

Och en maskin till på väg in…

Zimmermann FZU 32 som är en nyutvecklad portalfräsmaskin utan fundament för lättare bearbetning.

– Den är intressant för oss ur flera aspekter. Dels är det en lite mindre maskin med arbetsområde 4×3 Meter och inte lika ”hög” 1,5 Meter i Z-led. Denna maskin kräver ju till skillnad inget fundament så den kan ställas direkt på ett plant golv och bultas fast. Det betyder att här kan vi fräsa mindre detaljer/modeller som gör att vi inte behöver uppta den större maskinen med det, säger David Halling.

Tekniska fakta från Thomas Hässel
Zimmermann FZU 32, X:4000mm, Y:3000mm, Z:1500mm. Det är samma fräshuvud och spindel som i den ”större” portalfräsmaskinen. Denna maskin har precis samma konstruktion på hela portalbalken som den andra. Maskinen kommer att installeras direkt i anslutning till semestern i år.