Vakuum-Spanntechnik für Metall und Kunststoff

Vakuum-Spanntechnik eignet sich besonders für großflächige, dünnwandige, forminstabile oder kratzempfindliche Werkstücke.

Die flächige Krafteinleitung über den atmosphärischen Unterdruck verhindert das Aufwölben oder Durchbiegen bei der Bearbeitung. Dadurch lassen sich Bauteile absolut verzugsarm spannen, ohne lokale Druckstellen oder Verformungen durch klassische mechanische Spannmittel zu erzeugen.

Optimale Materialien in der Praxis:

• Metalle: Aluminium, Nichteisenmetalle (NE-Metalle) wie Kupfer oder Messing.
• Kunststoffe: Technische Kunststoffe, Acrylglas sowie empfindliche beschichtete Platten.

Ja, absolut. Vakuum-Spanntechnik eignet sich hervorragend für empfindliche, dünnwandige oder leicht verformbare Werkstücke.

Da die Haltekraft über den atmosphärischen Unterdruck flächig und absolut gleichmäßig wirkt, werden punktuelle Spannspitzen mechanischer Klemmen oder Schraubstöcke komplett vermieden. Gerade bei dünnwandigen Aluminiumbauteilen, beschichteten Blechen oder Werkstücken mit empfindlichen Sichtflächen entstehen keine Druckstellen oder Kratzer. Gleichzeitig bleiben die Werkstückseiten weitgehend frei zugänglich, was komplexe Bearbeitungen in einer Aufspannung ermöglicht.

Ja. Vakuum-Aufspannsysteme eignen sich hervorragend sowohl für 5- als auch für 6-Achs-Bearbeitungen.

Da das Werkstück flächig von unten gespannt wird, entfallen störende mechanische Spannpratzen. Das bietet den großen Vorteil einer völlig störkonturenfreien Zugänglichkeit. Dadurch können komplexe Bearbeitungen häufig in einer einzigen Aufspannung von fünf Seiten durchgeführt werden, ohne dass zusätzliche Umspannvorgänge erforderlich sind. Gleichzeitig werden dünnwandige Bauteile materialschonend und verzugsfrei fixiert.

Wichtige Voraussetzungen für den Prozess:

• Während der Bearbeitung muss die Spannvorrichtung dauerhaft mit dem Vakuum-Erzeuger verbunden bleiben, um einen Zusammenbruch des Vakuums zu vermeiden.
• Insbesondere bei dreh- und schwenkbaren Maschinentischen muss sichergestellt werden, dass Vakuumschläuche sicher geführt sind und keine Störkonturen im Arbeitsraum erzeugen.

Für die verschiedenen Fertigungsstufen eignen sich jeweils spezifische Lösungen von Schmalz:

• Einzelteil- und Kleinserienfertigung: Hier kommt es auf maximale Flexibilität an. Dafür eignen sich standardisierte Spannmittel wie Matrixplatten (MPL) oder Vakuum-Blocksauger (CMB). Sie ermöglichen eine wirtschaftliche Spannung unterschiedlichster Geometrien ohne aufwendige Sondervorrichtungen.
• Großserienfertigung: Bei größeren Serien stehen Taktzeit und absolute Prozesssicherheit im Fokus. Hier kommen häufig spezialisierte Spannvorrichtungen zum Einsatz, die gezielt auf das Werkstück und den Bearbeitungsprozess abgestimmt sind. Schmalz bietet hierfür sowohl einzelne Komponenten zur Integration in kundenspezifische Konzepte als auch Unterstützung bei der Auslegung individueller Spannvorrichtungen.

Für die CNC-Vakuumspannung gibt es keine Universallösung, sondern zwei primäre Ansätze, die sich je nach Bauteilgeometrie und Fräskräften unterscheiden:

• Vakuum-Blocksauger: Dies ist der Spezialist für Kunststoffe und Bleche. Sie sind eine einfache, kostengünstige Einstiegslösung und lassen sich in Sekundenschnelle rüsten. Sie eignen sich besonders für wiederkehrende Werkstückgeometrien, die materialschonend und verzugsfrei gespannt werden müssen.
• Modulare Spannsysteme (Vakuum-Rasterplatten): Der Allrounder für höchste Flexibilität. Die Spannfläche kann individuell mit Dichtschnur angepasst und durch Zubehör (wie Innospann-Saugercups ISBL-HD oder Elastomermatten SFM) erweitert werden. Dadurch eignen sie sich perfekt für die Bearbeitung komplexer Metall- und Kunststoffbauteile mit variierenden Abmessungen, unregelmäßigen Konturen oder sehr hohen Bearbeitungskräften.

Ja. Ein Vakuum-Spannsystem lässt sich in vielen Fällen auf bestehenden CNC-Bearbeitungszentren problemlos nachrüsten – unabhängig vom Maschinenhersteller. Ein solches Upgrade ist in der Regel deutlich kostengünstiger als die Investition in eine Neumaschine.

Unterstützt werden alle gängigen Maschinentisch-Systeme. Auf glatten Tischen oder T-Nuten-Platten wird das Vakuum-Aufsteckmodul oder die Rasterplatte einfach mechanisch oder per Nullpunktspannsystem fixiert.

Bei der Wahl des richtigen Vakuum-Erzeugers für die Metall- und Kunststoffbearbeitung müssen Sie primär auf ein hohes Vakuumniveau für maximale Spannkräfte sowie auf ein intelligentes Energie- und Flüssigkeitsmanagement achten. Da CNC-Prozesse in diesen Werkstoffen maßgeblich von der Art des Werkstücks (porös oder dicht) abhängen und meist saugdicht sind, empfehlen Schmalz-Anwendungsexperten generell leistungsstarke, ölgeschmierte Vakuum-Pumpen.

Achten Sie bei der Auswahl auf die folgenden entscheidenden Ausstattungsmerkmale:

• Energieeffizienz: Da es sich bei der Metall- und Kunststoffzerspanung häufig um saugdichte Anwendungen handelt, ist ein System mit integrierter Energiesparautomatik stark zu empfehlen, um die Betriebskosten zu senken.
• Prozesssicherheit: Eine kontinuierliche Überwachung des Vakuumwerts durch entsprechende Warneinrichtungen sowie eine direkte Schnittstelle zur Maschinensteuerung sind für einen sicheren Halt essenziell.
• Flüssigkeitsmanagement: Wird im Bearbeitungsprozess mit Kühlschmierstoff (KSS) gearbeitet, ist ein integriertes System zur zuverlässigen Abscheidung und Rückführung der Flüssigkeiten zwingend erforderlich.

Für CNC-Spannsysteme kommen je nach Anwendung elektrische Vakuum-Pumpen oder pneumatische Vakuum-Erzeuger zum Einsatz. Entscheidend für die Auswahl sind vor allem Werkstückgröße, Leckagerate, Bearbeitungsprozess und die benötigte Haltekraft:

• Luftdichte Werkstoffe (Hohes Vakuumniveau): Für dichte Materialien wie Aluminium, Kunststoff oder beschichtete Platten werden häufig Erzeuger mit hohem Unterdruck eingesetzt, um maximale Haltekräfte zu erreichen.
• Poröse Bereiche (Hoher Volumenstrom): Bei Anwendungen mit höheren Leckagen ist ein höheres Saugvermögen beziehungsweise ein größerer Volumenstrom erforderlich, um den Verlust permanent auszugleichen.

Zusätzlich spielen intelligente Funktionen wie Vakuumüberwachung, Flüssigkeitsabscheidung oder Energiesparregelungen eine entscheidende Rolle für Prozesssicherheit und Energieeffizienz in der automatisierten Fertigung.