Die Marathon-RZ-Baureihe mit 6-Achs-Roboter wird noch in diesem Jahr erweitert. (Bild: Hedelius)
Personal, Platz und Produktivität sind die größten Herausforderungen, mit denen mittelständische Unternehmen im Maschinen-, Werkzeug- und Fahrzeugbau heute konfrontiert sind. Gerade in der Fertigung von Losgrößen zwischen 1 und 500 mit häufigen Produktwechseln gilt es, den Spagat zwischen maximaler Produktivität
und maximaler Flexibilität zu schaffen.
Verantwortliche in der Maschinenbeschaffung sehen sich mit einer großen Auswahl an technischen Lösungen zur Steigerung der Produktivität in der Fertigung konfrontiert und suchen nach Entscheidungskriterien für die Wahl der richtigen Lösung und des richtigen Anbieters. Größere Stellschrauben für eine hohe Produktivität sind neben einem leistungsstarken Bearbeitungszentrum fast immer die Optimierung des Rüstvorganges und die Reduzierung der Rüstzeit.
Die Rüstzeit umfasst dabei alle Maschinen-Stillstandzeiten – also nicht nur die Zeit, in der die Maschine umgerüstet wird, sondern auch die Zeiten, in denen gar nicht an der Maschine gearbeitet wird, wie zum Beispiel die Auftragsorganisation oder das Suchen von Werkzeugen und Vorrichtungen. Der Anteil der Rüstzeit an der Arbeitszeit liegt nicht selten über 60 Prozent.
Da liegt es auf der Hand, dass durch eine konsequente Rüstoptimierung und eine darauf aufbauende Automation unproduktive Zeiten erschlossen werden und Spindellaufzeiten signifikant erhöht werden können. Bereits in der Planungsphase sollte daher der Fokus auf den gesamten Rüstprozess gerichtet werden. Ein automatisiertes Hochleistungs-Bearbeitungszentrum ersetzt nicht selten zwei bis drei alte Maschinen.
Betriebsstundenzähler als „Wegweiser“
Um zu entscheiden, welche technische Lösung die beste ist, sollte natürlich zunächst die Ausgangssituation genau analysiert werden. Ein Blick auf den Betriebsstundenzähler der zu ersetzenden Maschine macht schnell deutlich, wie viel Potenzial es zur Produktivitätssteigerung gibt. Und dann sollte man sich den Rüstprozess genau anschauen. Wie ist der Informationsfluss? Wie werden Material, Vorrichtungen und Werkzeuge bereitgestellt? Können Laufwege reduziert werden?
Reichen ein Nullpunktspannsystem und ein großes Werkzeugmagazin? Oder ist eine Automation vielleicht doch die bessere Lösung? Bei der Beantwortung dieser Fragen sollten unter anderem folgende Faktoren berücksichtigt werden: Größe, Geometrie, Gewicht, Losgröße, Varianz, Laufzeit, gewünschte Genauigkeit und Oberflächenqualität sowie natürlich auch das Investitionsbudget. Zuallererst sollte man sich jedoch mit dem Maschinenkonzept beschäftigen.
Checkliste für den Einkauf rüstoptimierter Bearbeitungszentren
- Welche Losgrößen möchten Sie bearbeiten?
- Welche Rohteilgrößen, -gewichte und -geometrien sollen zerspant werden?
- Wie hoch ist die Varianz an Stückzahl, Teilegewicht und Werkstücktoleranz?
- Wollen Sie eine optimale Maschinenauslastung durch Mehrfachspannung, Pendelbearbeitung oder automatisiertes Palettenhandling erzielen?
- Wollen Sie mannlose Nacht- oder Wochenendschichten fahren?
- Werden Sie häufig mit kurzfristigen Eilaufträgen konfrontiert?
- Wie häufig müssen Sie ein Bearbeitungszentrum im Schnitt pro Woche umrüsten?
- Erwägen Sie, eine alte Maschine zu ersetzen? Überprüfen Sie die Spindellaufzeit im Verhältnis zur Arbeitszeit!
- Wenn Sie größtmögliche Autonomie anstreben, lassen Sie den Werkzeugspeicher nicht zu klein ausfallen!
Hedelius bietet einzigartige Lösungen, mit denen mittelständische Fertigungsbetriebe ihre Rüst- und Durchlaufzeiten drastisch senken und die Spindelstunden pro Jahr entscheidend erhöhen können. Mit unterschiedlichen Maschinenkonzepten für die hochproduktive 3- und 5-Achs-Bearbeitung, durchdachter Ergonomie, großen Werkzeugmagazinen und einfach zu bedienenden Automationslösungen kann Hedelius aus einem großen Technikangebot für eine Vielzahl von Anwendungsfällen die optimale Lösung konfigurieren. So können zum Beispiel die 5-Achs-Bearbeitungszentren der kompakten ACURA-Baureihe mit einer Automationsschnittstelle ausgestattet werden – für die hauseigenen Palettenspeicher der MARATHON-Baureihe oder, mit einer offenen Schnittstelle, für die herstellerunabhängige Automation.
Geht’s auch ohne Automation?
Das folgende Beispiel zeigt, wie die Wahl des richtigen Bearbeitungszentrums Rüstprozesse optimieren kann – gänzlich ohne Automation. Ein Maschinenbaubetrieb fertigt Bauteile mit hohem Gewicht, kleinen Stückzahlen und langen Programmlaufzeiten. Eine ältere Maschine soll ersetzt werden, um Genauigkeit und Kapazität bei vergleichbarem Platzbedarf zu erhöhen.
Die Entscheidung fällt auf ein längeres 5-Achs-Fahrständer-Bearbeitungszentrum aus der TILTENTA-Baureihe – mit stufenlos schwenkbarer Hauptspindel, zwei integrierten Schwerlast-Rundtischen, einem integrierten Nullpunktspannsystem mit zusätzlichen T-Nuten – sowie auf ein großes Magazin mit 264 zusätzlichen Werkzeugplätzen. Auf der TILTENTA lassen sich größere, sperrige Werkstücke aufnehmen und ohne Umspannen fertig bearbeiten.
Andererseits erlauben die langen Aufspannflächen auch die Mehrfachspannung von Werkstücken. Werden mehrere gleiche Teile aufgespannt, können Werkzeugwechselzeiten signifikant verringert werden. Prädestiniert sind die Langbettmaschinen auch für den wirtschaftlichen Pendelbetrieb.
Mehr Produktivität + mehr Flexibilität
Mittelständische Fertigungsbetriebe im Maschinen-, Werkzeug- und Fahrzeugbau wissen zuweilen nicht, was für Teile und Aufträge wann und in welcher Losgröße zu bearbeiten sind. Häufige Produktwechsel (hohe Varianz) machen Flexibilität zu einem entscheidenden Kriterium bei der Vorbereitung einer Investitionsentscheidung. Hier kommen je nach Losgröße ein Nullpunktspannsystem beziehungsweise ein Palettenspeicher ins Spiel.
Hohe Varianz: Nullpunktspannsystem oder Palettenautomation
Bei hoher Varianz und kleinen Losgrößen ist ein Nullpunktspannsystem oftmals die wirtschaftlichste Wahl. Es ist kostengünstig, einfach zu handhaben und preiswert im Unterhalt. Bei mittleren Losen oder bei Wiederholaufträgen spielt ein Palettenspeicher wie der MARATHON von Hedelius sein Potenzial zur Reduzierung der Rüstzeiten aus. Auch ermöglicht ein Palettenspeicher die Erschließung bisher unproduktiver Zeiten wie Pausen oder Nachtschichten.
Durch die Verwendung universeller Aufspannpaletten ist diese Automation für unterschiedliche Werkstücke wie Sägeteile, Schweißbaugruppen oder Gussteile sowie stark unterschiedliche Werkstückgewichte geeignet. Das Spannen der Werkstücke erfolgt manuell. In Abhängigkeit von der Palettenabmessung kann das System durch Mehrfachspannvorrichtungen oder Spanntürme auch für größere Serien wirtschaftlich eingesetzt werden.
Hohe Stückzahl: Werkstückautomation
Sind größere Stückzahlen von Teilen mit ähnlichen Abmessungen, Gewichten und Rohteilkonturen zu bearbeiten, werden Palettenspeicher aufgrund der hohen Kosten für Paletten und Vorrichtungen unwirtschaftlich. Hier sind Werkstückhandhabungssysteme auf der Basis von Industrierobotern wie beispielsweise von BMO, Lang oder Robojob die bessere Wahl. Die Werkstücke werden entweder direkt vom Roboter gegriffen und in eine Vorrichtung eingelegt oder aber die Werkstücke werden in einem Spanner vorgespannt, der dann samt Werkstück in das Bearbeitungszentrum eingewechselt wird. Man benötigt keine teuren Mehrfachspannvorrichtungen.
Bei kleineren Losgrößen ab circa 50 Stück kann der Umrüstaufwand durch servogesteuerte Greifer oder automatische Greifer- und Vorrichtungswechsel weiter reduziert werden. Bei der Auslegung des Werkzeugmagazins ist der Bedarf an Schwesterwerkzeugen zu berücksichtigen, um die geplante mannlose Laufzeit zu erreichen.
Zu wenig qualifiziertes Personal? Zu wenig Platz? Zu wenig Produktivität?
Wenn man heute in der Metallbranche mit Unternehmern und Geschäftsführern darüber spricht, welche Herausforderungen sie täglich bewegen, so geht es immer wieder um fehlende Fachkräfte, Platzmangel und Produktivitätsprobleme.
Herausforderung Personal: Die Metallbranche sieht sich mit einem alarmierenden Fachkräftemangel konfrontiert. Dafür ist einerseits der demografische Wandel verantwortlich. Andererseits können sich Fachkräfte heute aussuchen, wo sie arbeiten wollen.
Herausforderung Platz: Durch gewachsene Strukturen sind Flächen knapp. Wenn eine Erweiterung oder Verlagerung der Produktion unrentabel oder gar unmöglich ist, ist eine Neuinvestition mit einer höheren Flächenproduktivität die Lösung.
Herausforderung Produktivität: Termine werden nicht eingehalten oder die Ausschussquote ist hoch. Nacharbeit und Überstunden führen zu unzufriedenen Kunden – und zu unzufriedenen Mitarbeitern. In vielen Firmen beschäftigen sich die Maschinenbediener einen wesentlichen Teil ihrer Arbeitszeit mit dem Suchen von Werkzeugen und Spannmitteln sowie mit der Informationsbeschaffung von der Zeichnung bis zum Programm.
Um diese Herausforderungen zu meistern, sind Investitionen in moderne Hochleistungs-Bearbeitungszentren und Automatisierung unabdingbar. So lassen sich mit weniger Personal auf kleinerer Produktionsfläche Prozesse verschlanken, Kosten sparen und eine größere Präzision und Wiederholgenauigkeit erreichen. Mitarbeiter können ihren Fokus auf anspruchsvolle Aufgaben richten, was positiv auf die Unternehmensentwicklung und auf die Motivation der Mitarbeiter einzahlt.
Hohe Varianz/hohe Stückzahl: Hybridautomation
Eine Sonderform stellen sogenannte hybride Automationssysteme dar. Über automatische Greiferwechsel kann ein Roboter sowohl Paletten als auch Werkstücke beladen. Diese Anlagen bieten bei einer gemischten Fertigung von Einzelteilen und Serien deutliche Effizienzvorteile. Um ein großes Spektrum an Teilen abarbeiten zu können, werden Roboter mit bis zu 250 kg Transfergewicht eingesetzt.
Einzelteile, schwer spannbare Werkstücke oder auch Werkstücke mit sehr hohen Genauigkeitsanforderungen können zum Beispiel tagsüber facharbeiterbezogen auf Paletten gefertigt werden, die größeren Serien mannlos nachts oder am Wochenende. Hybridsysteme wie von BMO oder Promot liegen aber auch beim Investitionsbedarf höher als reine Palettenspeicher oder Werkstückhandlingsysteme.
Höchstleistung auf kleiner Fläche: TWINNER
Noch eine Anregung zum Schluss: Eine hochproduktive und gleichzeitig hochflexible Lösung für Einzelteile sowie kleine und mittlere Serien ist das Twinner-Konzept mit zwei in Reihe stehenden ACURA-5-Achs-Bearbeitungszentren, verkettet mit einem Palettenhandlingsystem von Indunorm oder Erowa oder mit einer Roboterzelle von BMO. Die Investition lässt sich hier bei Bedarf auch ganz einfach in zwei Schritten durchführen.
Das Unternehmen: Hedelius
Die Hedelius Maschinenfabrik GmbH hat sich über mehr als fünf Jahrzehnte auf die Entwicklung und Produktion vertikaler CNC-Fahrständer-Bearbeitungszentren spezialisiert. Das umfangreiche Maschinenprogramm umfasst drei-, vier- und fünfachsige Maschinen sowie darauf abgestimmte produktionsbegleitende Automationslösungen für eine flexible, hochproduktive Einzelteil- und Kleinserienfertigung.
Da in der Fertigung von Losgrößen zwischen 1 und 500 Stück das Rüsten eine entscheidende Rolle spielt, bietet Hedelius einzigartige Lösungen, mit denen Anwender Rüst- und Durchlaufzeiten drastisch senken und die Spindelstunden pro Jahr entscheidend erhöhen können. Mit verschiedenen Maschinenkonzepten, durchdachter Ergonomie, großen Werkzeugmagazinen und einfach zu bedienenden Automationslösungen kann Hedelius aus einem großen Technikangebot für die unterschiedlichsten Anwendungsfälle im Maschinen-, Werkzeug- und Fahrzeugbau die optimale Lösung konfigurieren. Mit über 3 000 gelieferten Bearbeitungszentren darf sich Hedelius zu den führenden Herstellern vertikaler CNC-Bearbeitungszentren in Europa zählen.
Immer informiert mit den Newsletter von TECHNIK+EINKAUF
Hat Ihnen gefallen, was Sie gerade gelesen haben? Dann abonnieren Sie unseren Newsletter. Zwei Mal pro Woche halten wir Sie auf dem Laufenden über Neuigkeiten, Trends und Wissen rund um den technischen Einkauf - kostenlos!