Hydraulik hat seit den 1950er Jahren wenig Fortschritt gesehen. Der britische Hersteller Domin druckt seine Servoventile im Metall-3D-Druck und schleift die Steuerkanten anschliessend auf drei Mikrometer genau.

Im Domin Technology Centre (DTC) ausserhalb von Bristol in England liegt der Geruch von Innovation in der Luft. Die Atmosphäre ist geprägt von konzentrierter Energie, denn hier wird die Zukunft der Bewegungssteuerung gestaltet. In den hellen, aufgeräumten Hallen stehen modernste 3D-Drucksysteme, EDM- und Fräsmaschinen, und seit kurzem auch eine S33 Rundschleifmaschine von Studer. Es sind Werkzeuge für junge, talentierte Fachleute, die eine gemeinsame Mission eint: eine ganze Industrie aus ihrem technologischen Dornröschenschlaf zu wecken. Mit seinen 85 hochqualifizierten Mitarbeitenden ist Domin eines der innovativsten Unternehmen in Grossbritannien.

Hydraulik, das ist die Technologie, mit unter Druck stehenden Flüssigkeiten Kraft präzise zu steuern und selbst schwerste Lasten mit scheinbar müheloser Leichtigkeit zu bewegen. Hydraulische Systeme sind zu einem unverzichtbaren Bestandteil unserer modernen Welt geworden, sei es bei Baggern, die tonnenschwere Lasten auf Baustellen heben, bei einem Flugzeug, das sein Fahrwerk ausfährt, oder bei Autos, die Bremsbefehle in Sekundenbruchteilen ausführen. Aber es stimmt auch, dass es im Vergleich zu anderen Industriezweigen seit den 1950er Jahren hier vergleichsweise wenig Innovation und Fortschritt gab.

Gedruckte Kanalstrukturen drosseln den Energiehunger

«Traditionelle Hydraulik ist unglaublich kraftvoll, aber auch notorisch ineffizient. Konventionelle Systeme können bis zu 70 Prozent ihrer Eingangsenergie verschwenden», erklärt Cameron Adams, Manufacturing Engineering Manager bei Domin. Er und sein Team haben es sich daher zur Aufgabe gemacht, diese Schlüsseltechnologie für nahezu jede moderne Industrie in die nächste Ära zu führen, damit mehr mit weniger erreicht werden kann. Erreichen will Domin dies mit seinen Kernprodukten: extrem reaktionsschnelle Servoventile und ultrakompakte Hochleistungspumpen.

Das Unternehmen nutzt die Designfreiheit des Metall-3D-Drucks, um neuartige Komponenten mit komplexen, strömungsoptimierten internen Strukturen zu fertigen. Solche komplexen Kanalstrukturen wären mit konventioneller, subtraktiver Fertigung undenkbar. Das Ergebnis sind digital steuerbare Hydrauliksysteme, die Effizienzgewinne von bis zu 90 Prozent gegenüber konventionellen Lösungen ermöglichen. Beispielsweise reduziert ein einzelnes modernes Ventil von Domin die Kosten um etwa 400 US-Dollar pro Jahr, was bei grossen Systemen zu hohen Einsparungen führt. Domins Kunden finden sich in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, im Automobil- und Motorsportsektor, in der Industriefertigung, Robotik, Schifffahrt und dem Energiesektor.

Edge Matching entscheidet über die Leistung des Ventils

Domin stellt seine Produkte aus extrem hartem, langlebigem und korrosionsbeständigem Maraging-Stahl durch 3D-Metalldruck her. Nach dem additiven Verfahren folgt die Nachbearbeitung der Oberflächen und Feinstgeometrien, das sogenannte Edge Matching. Hierbei müssen die Steuerkanten des Ventilschiebers auf die Fenster des Ventilgehäuses mit einer Genauigkeit von wenigen Mikrometern abgestimmt werden. Diese Übereinstimmung ist entscheidend für die Gesamtleistung des Ventils.

Bislang führte Domin das Edge Matching mittels Drahterosion (EDM) durch. Das ist ein Verfahren, das hohe Genauigkeit liefert, aber vergleichsweise langsam ist. «Wir standen vor dem Problem, einen extrem präzisen, aber langsamen Prozess für unsere wachsende Produktion zu skalieren», erinnert sich Adams. Dafür benötigte Domin eine Maschine, die zuverlässig höchste Präzision garantiert und darüber hinaus die Flexibilität bietet, verschiedene Bearbeitungen zu kombinieren. Nach einer intensiven Evaluierung fiel die Wahl auf die CNC Universal-Rundschleifmaschine S33 von Studer.

Fünfzig Bauteile blieben unter 0,0006 Millimeter

Jetzt nutzt Domin die S33 für das hochpräzise Schleifen der Durchmesser und der feinen Steuerkanten der Ventilschieber für Schlüsselprodukte wie die Ventile der Serien S4 Pro, S6 Pro und S10 Pro. Hierbei sind die Anforderungen an Genauigkeit extrem hoch. Zum Beispiel benötigt das S6 Pro Ventil eine Durchmessertoleranz von nur drei Mikrometern, ein Wert, der zwanzig Mal kleiner ist als der Durchmesser eines menschlichen Haares.

«Die Präzision und Zuverlässigkeit der Studer-Maschine hat unsere Erwartungen übertroffen. Während der Abnahmeprüfung betrug die Abweichung über 50 Komponenten hinweg dank der Inprocess-Messung nur 0,0006 mm – und nein, das ist kein Tippfehler», sagt Adams.

Möglich ist dies dank modernster Schleiftechnologien und hochwertiger Komponenten, mit denen der Schweizer Qualitätshersteller mit einer über 113-jährigen Tradition seine Rundschleifmaschinen ausstattet. Die S33 verfügt über die revolutionäre Hardware- und Software-Architektur C.O.R.E., deren grosses Touch-Display nicht nur eine intuitive Bedienung gewährleistet, sondern auch eine smarte Visualisierung relevanter Produktionsdaten.

Und mit Features wie frequenzgesteuerten Motorschleifspindeln für das Aussen- und Innenschleifen sowie dem Maschinenbett aus Granitan S103 Mineralguss für die notwendige thermische Stabilität und Schwingungsdämpfung werden zuverlässig präzise Ergebnisse erzielt.

Zwei Schleifscheiben machen die Schieber austauschbar

Insgesamt konnte die S33 die Produktion bei Domin auf ein höheres Niveau heben. Denn dank der extrem geringen Toleranzen können die Hydraulikspezialisten ihre Ventilschieber und -blöcke nun als vollständig austauschbare Komponenten in Serie produzieren. Die zuvor notwendige manuelle Paarung von Bauteilen entfällt. Der entscheidende technologische Vorteil der S33 war für Domin ihre Konfiguration mit zwei Schleifscheiben.

«Die Fähigkeit, sowohl die Durchmesser als auch die Schultern der Schieber in einer einzigen Maschine zu schleifen, ist ein Game Changer für uns», sagt Adams und erklärt: «Wir wissen, dass, wenn es eine Möglichkeit für Fehler gibt, diese wahrscheinlich irgendwann auftreten werden. Um dieses Risiko zu verringern, haben wir den Prozess so gestaltet, dass Schleifscheibenwechsel oder Reitstockbewegungen nicht erforderlich sind.

Dieser Ansatz reduziert nicht nur die Rüstzeit, sondern minimiert auch die Kosten für Fehler, die typischerweise damit verbunden sind. Zusätzlich hat der Übergang von EDM zum Rundschleifen auf der S33 für das S6 Pro Ventil zu einer dramatischen Verbesserung der Effizienz geführt – die Bearbeitungszeit wurde von fast einer Stunde auf nur fünf Minuten reduziert.»

Auch vereint Domin und Studer eine vertrauensvolle Zusammenarbeit. «Die Kommunikation zwischen unseren Fachleuten und den exzellenten Ingenieuren bei Domin funktionierte von Anfang an sehr gut. Gemeinsam konnten wir die S33 als optimale Maschine identifizieren und sie für die spezifischen Produktionsanforderungen konfigurieren», erinnert sich Michael Läuffer, Area Sales Manager UK/Ireland und Benelux bei Studer. Diese Beratung und das gegenseitige Vertrauen waren der Schlüssel für Domin. «Wir haben nicht nur eine Maschine bekommen, sondern eine durchdachte Lösung. Der technische Support und die Fähigkeit, auf unsere Wünsche einzugehen, waren erstklassig und haben den gesamten Implementierungsprozess erheblich erleichtert», bestätigt Adams.

Die Automatisierung der Beladung folgt als Nächstes

Mit Blick auf die Zukunft ist der Kurs bei Domin klar auf Wachstum ausgerichtet. Das Produktionsvolumen soll in den kommenden Jahren exponentiell steigen. Um dies zu bewältigen, steht der nächste Schritt bereits fest: Die Automatisierung der Teilebeladung ist der nächste Meilenstein auf dem Weg zur hocheffizienten Serienfertigung.

Auch aus diesem Grund fiel die Wahl auf die S33 mit ihren smarten und zukunftssicheren Automatisierungsoptionen. «Mit Studer haben wir einen Partner an unserer Seite, der uns auch bei diesen Entwicklungsschritten begleiten und dabei helfen wird, unsere Vision eines vollautomatisierten, intelligenten Fertigungsprozesses zu verwirklichen», fasst Adams zusammen.