Dynamic-Milling-Werkzeugbahnen treiben Custom-Part-Wachstum bei Softgel-Lohnfertigern

NC-Werkstatt steigert Custom-Part-Geschäft mit Dynamic-Milling-Werkzeugbahnen

Bei der Herstellung von OTC- und verschreibungspflichtigen Softgel-Produkten muss die Dosierung, die jede Gelatinekapsel füllt, präzise sein. Folglich muss das Dosiersystem für die Formulierungsmenge dasselbe exakte Präzisionsniveau liefern. Solche Anforderungen stellen führende Lohnhersteller von Nahrungsergänzungs- und Pharma-Softgels. Um ihre Dosierpumpen und Produktionsanlagen präzise und zuverlässig zu halten, setzen sie auf Progressive Tool & Manufacturing Inc. (Greensboro, NC).

„Lohnhersteller nutzen Custom-Maschinen, die das Medikament in sehr spezifischen Raten pumpen“, sagt Ryan Thompson, Design Engineer bei Progressive Tool. „Offensichtlich sind Genauigkeit und Konsistenz entscheidend. Wir fertigen und überholen seit über einem Jahrzehnt Teile für medizinische Dosierpumpen.“

Gegründet von den Brüdern Daniel und Richard Thompson, fertigt Progressive Tool seit 1984 in Zentral-Nordkarolina Spezialmaschinenteile und Lehren. Meist Custom-Parts – im Durchschnitt 5 bis 10 Teile pro Los – statt Serienfertigung. Kunden: Medizintechnik, Rüstung, Luftfahrt (Prototypentests) u. a. „Ein- bis zweimal im Jahr fertigen wir 300–400 Stück für einen Kunden“, sagt Ryan. „Aber wir sind hauptsächlich ein Shop, der die Dinge baut, die Dinge bauen, messen oder montieren.“

Mitarbeiter sind qualifizierte Werkzeugmacher

Progressive Tool unterscheidet sich von allgemeinen Maschinenbauern. Ein Unterscheidungsmerkmal, so Gründer Richard „Dick“ Thompson (Ryans Vater): Alle Mitarbeiter sind qualifizierte Werkzeugmacher. „Selbst Azubis sind Werkzeugmacher-Azubis. Jeder kann ein Teil von der Zeichnung bis zur Fertigung durchführen.“

Laut Dick machen Werkzeugmacher alles – vom Materialeinrichten und Abrichten der Teile über CNC-Maschinenbedienung, Programmierung, eigene Rüstungen bis hin zu eigenen Vorrichtungen. „Wir haben keine reinen Maschinenbediener oder Teilelader.“

Das Unternehmen unterstützt seine Ausbildungsausbildung zum Werkzeug- und Formenbauer seit 30 Jahren. Alle Shop-Mitarbeiter haben entweder eine vierjährige Ausbildung abgeschlossen oder befinden sich in einer.

Für Spezialteile nutzt das Unternehmen 4-Achs-CNC-Fräsmaschinen, Mehrfach-CNC-Drehmaschinen, CNC-Senk- und Draht-EDM in Kombination mit leistungsstarker CAD/CAM-Software, die Werkzeugmaschinenprogramme für extrem enge Toleranzen generiert.

„Wir nutzen Mastercam [entwickelt von CNC Software Inc., Tolland, CT] zur Steuerung all unserer CNC-Maschinen“, sagt Dick. Er nennt es „ein unverzichtbares Bindeglied“ – seine Werkzeugmacher programmieren nicht an der Maschine. „Wir machen alles über die Software.“

Der Ruf als einer der qualitativ besten Shops der Region für Custom-Parts ist verdient, sagt Dick, indem man bei Genauigkeit keine Kompromisse eingeht. Die meisten Jobs betreffen Teile mit extrem engen Toleranzen. Als Beispiel ein Medical-Job: „Wir schleifen Schiebeventile plan und parallel auf 0,0002″ [0,005 mm] über ein gehärtetes Edelstahlteil 0,500″ × 2″ × 10″ [12,7 × 50,8 × 254 mm] für ein 6 µin [0,1524 µm] Finish.“

„Meist starten wir mit einem Volumenmodell. Übernehmen es in Mastercam, erstellen Werkzeugbahnen und nutzen die Original-Designgeometrie des Modells für die Bahnen“, sagt Dick. Zwar nutzen einige Kunden Drahtgitter und Designdaten aus 2D-Zeichnungen, Progressive Tool bevorzugt Volumenmodelle.

Upgrade auf Dynamic Milling

Progressive Tool nutzt Mastercam seit ca. 20 Jahren. Gleichzeitig mit dem Kauf einer Drehmaschine mit Gegenspindel, C- und Y-Achse und angetriebenen Werkzeugen erfolgte das Upgrade auf Mastercam 2017. Damit kamen neue Werkzeugbahnfunktionen, die die Werkzeugmacher begeisterten.

Dynamic Milling (Dynamic Motion Technology) nutzt proprietäre Algorithmen in der Software, um Materialänderungen während des Schnitts automatisch zu detektieren. Das Werkzeug bleibt im Material eingriffen, minimiert Luftschnitte und erlaubt Maschinenauslastung am Limit. Thompson erinnert sich an die anfängliche Skepsis: „Unsere Werkzeugmacher hatten Demos zu Dynamic Milling gesehen und waren skeptisch.“ Doch nach Training durch Barefoot CNC (Morganton, NC), einen Mastercam-Händler, schauten sie nie zurück.

Dick merkt an: Dynamic Milling passt nicht zu jedem Teil und Job. Aber bei richtiger Anwendung und passenden Schneidwerkzeugen „funktioniert es nicht nur, es ist erstaunlich.“ Ein Teil aus 304-Edelstahl, der früher ca. 1 Stunde für Schruppen und Finishen brauchte, dauert nun 18 Minuten. „Drei- bis viermal schneller als unser alter Weg.“

Ein weiterer Job – Kunststofffräsen – läuft mit 200 ipm (5 m/min) bei 6000 rpm. Bei Aluminium und Stahl erreicht der Shop Geschwindigkeiten von 50 ipm (1,2 m/min), abhängig von Schnitttiefe. „Typischerweise versuchen wir, zwischen Volldurchmesser-Tiefe und 1,5-fachem Durchmesser zu bleiben. Bei ¾″ [19,05 mm] Fräser sind wir bei ¾″ bis 1¼″ Tiefe komfortabel“, ergänzt Ryan.

Lately pushen die Werkzeugmacher einige Maschinen ans Limit. „Alle testen, wie viel schneller wir gehen können“, sagt Ryan.

Selbst bei höheren Geschwindigkeiten beschreibt er die neue Fähigkeit, ein Teil mit demselben Werkzeug zu schruppen und finishen als „Unterschied zwischen Tag und Nacht“. Statt Tiefeinschnitte mit Schaftfräsern (nur unteren 0,050″–0,0100″ [1,27–0,254 mm] abtragend), sagt er: „Wir nehmen volle Schnitttiefe und inkrementelle Schrittüberdeckungen bei unglaublichen Geschwindigkeiten. Neben höheren Geschwindigkeiten verlängern wir tatsächlich die Werkzeugstandzeit. Und das spart uns ein Bündel.“

Mehr Aufträge annehmen

Die Software, zusammen mit neuen Produktionsanlagen, ebnet den Weg für mehr Aufträge und Geschäftserweiterung. „Selbst bei 10 und 20 Teilen ist die Zeitersparnis substanziell“, sagt Ryan. Er merkt an, dass durch die möglichen Vorschübe und Geschwindigkeiten ältere Maschinen aufgerüstet werden müssen. „Maschinen aus den 80ern können nicht mehr mithalten.“

Der jüngere Thompson listet weitere Entwicklungen durch das 2017er Software-Upgrade: Die Drehmaschine mit Gegenspindel und multiaxialen angetriebenen Werkzeugen eröffnete viele neue Geschäftsmöglichkeiten.

„Mit dem Mill-Turn haben wir Teile mit einem Dutzend Aufspannungen, die wir jetzt in einer Aufspannung fertigen. Nicht nur Zeitersparnis, wir können jetzt mehr – und andere – Jobs annehmen!“

Das Software-Upgrade brachte Mastercams Verify (Volumenmodell-Schnittsimulation/Maschinensimulation). Dick nennt es „riesigen Zeitgewinn“ bei jeder Werkzeugbahn. „Ich denke an Projekte, wo wir mittels Verify sagten: ‚Nein, warte! So geht’s nicht. Wir müssen von der Rückseite ran‘ – und konnten effizient neue Bahnen erstellen.“

Heute, gestützt auf Vertrauen in die Kombination neuer Ausrüstung und Software, nimmt Progressive Tool Projekte mit komplexen Geometrien und engen Toleranzen an – und erweitert seine langjährige Spezialität: Custom-Parts.

Der Zeitvorteil durch Dynamic Milling allein, so Ryan, versetzt Progressive Tool in bessere Position für mehr Aufträge. „Ob Medical, Defense, Automotive oder Nuclear – unsere Kunden verlassen sich auf präzise und faire Angebote. Die Software hilft sogar dabei.“

Laut beiden Thompsons half das Upgrade auf Mastercam 2017, Lieferzeiten und Produktionszeiten zu verkürzen, Werkzeugstandzeiten zu verlängern – Progressive Tool erreicht seine Geschäftsziele und wahrt seinen Ruf bei Custom-Parts.