Ein FFS ist eine besonders effektive Lösung der Automatisierung in einer High-Mix-Low-Volume-Produktion, denn FFS befähigen zu einer echten Lights-Out-Fertigung, also eine unbemannte Produktion rund um die Uhr. Des Weiteren lassen sich die Kapazitäten einfach anpassen. Bei hoher Auslastung kann in der Nacht mannarm oder bemannt produziert werden. Sinkt die Auslastung, ist das FFS für ein oder zwei Schichten nicht in Betrieb. So ist die Fertigung je nach Auftragslage flexibel skalierbar.
Hürden der ‚Lights-Out-Fertigung‘
Für eine mannarme Nachtschicht ist in den Tagschichten ein Produktionsvorrat anzulegen. Das erfordert längere NC-Programmlaufzeiten, lange Palettenlaufzeiten in den Maschinen und ein realistisches Verhältnis von Rüst- zu Bearbeitungszeit.
Sind die Be- und Entladezeiten indes nahezu identisch mit der Zerspanungszeit, lässt sich kein Vorrat aufbauen. Weitere Einschränkungen entstehen bei 5-Achs-Bearbeitungen (meist nur ein Werkstück pro Palette) oder durch große, schwere Bauteile. Zudem bleiben fest zugeordnete Paletten ungenutzt im System, wenn die entsprechenden Aufträge gerade nicht bearbeitet werden.
Die ALD-Zelle von Fastems
Um den Automatisierungsgrad deutlich zu steigern, bietet Fastems die automatisierte Beladezelle ALD (Autoloading) an. Ein Roboter übernimmt hierbei rund um die Uhr das automatisierte Be- und Entladen von Vorrichtungen auf Paletten. Da dieselbe Palette während der unbemannten Fertigung mehrfach neu bestückt werden kann, ist die Anzahl der verfügbaren Paletten nicht mehr limitierend. ALD-Zellen lassen sich sowohl in Neuanlagen als auch in bestehende FFS integrieren.
Die Zelle besteht aus einem Roboter, der Materialversorgung, einer Ladestation, einem Greiferwechselsystem und der Manufacturing Management Software (MMS) als Steuerung. Das Greiferwechselsystem erlaubt die Handhabung einer großen Teilevielfalt, während die Materialversorgung flexibel über Europaletten oder Gitterboxen erfolgen kann. Als Alternative bieten sich insbesondere für kleinere Teile Turmspeicher an, die auf der Rückseite von einem Bediener bestückt werden. Auch eine externe Zuführung in die Zelle über Europaletten oder fahrerlose Transportsysteme wie AGVs oder AMRs ist denkbar.
Zentrale Planung, Steuerung und Überwachung
Die MMS steuert und überwacht automatisiert den gesamten Prozess. Ein vorausschauendes Ressourcenmanagement erkennt in Echtzeit Engpässe bei Material oder Werkzeugen und überwacht weitere wichtige Ressourcen wie NC-Programme, Werkzeugstandzeiten und so weiter, um das ‚Lights-Out-Potenzial‘ zu maximieren.
Wirtschaftliche Argumente für eine ALD
Ohne ALD liegen die Spindellaufzeiten meist nur bei 60 Prozent. Mit einer ALD steigt die Auslastung auf bis zu 90 Prozent, da das FFS auch nachts und an Wochenenden läuft. Dies führt zu einer deutlich höheren Produktivität bei gleichbleibender Maschinenanzahl. Gleichzeitig wird das Personal angesichts des Fachkräftemangels durch weniger Spät- und Nachtschichten entlastet.
ALD auf einen Blick
• Einheitlich und in Echtzeit: Die MMS (Version 8.5) unterstützt FFS und ALD mit einer einheitlichen Benutzeroberfläche und liefert Echtzeitdaten zur Steuerung.
• Standard oder individuell: Es stehen vordefinierte Hardware-Module bereit, aber auch individuelle Lösungen (z.B. zum Entgraten oder Reinigen) sind entwickelbar.
• Werkstückgewichte: Üblicherweise werden Bauteile bis 150kg gehandhabt, in Abhängigkeit von der Wirtschaftlichkeit sind jedoch bis zu 2.000kg möglich.
Ein ROI-Beispiel: Ein Betrieb benötigt 5.300 zusätzliche Spindelstunden pro Jahr. Eine neue CNC-Maschine kostet einmalig 600.000€ plus 60.000€ jährliche Personalkosten und liefert exakt diese 5.300 Stunden. Die Investition in eine ALD belaufen sich einmalig auf 500.000€. Durch die Auslastungssteigerung von drei bestehenden Maschinen (von 60 auf 90 Prozent) generiert die ALD sogar 7.884 zusätzliche Stunden – ohne zusätzliche Personalkosten.
Was bei der Planung zu beachten ist
Im Vorfeld einer Investition gilt es mehrere Faktoren zu berücksichtigen: So ist es meist nicht sinnvoll, den gesamten Teilemix automatisiert zu beladen. Vielmehr sollte im selben FFS automatisiertes und manuelles Beladen parallel erfolgen: bei Aufträgen mit hoher Variantenvielfalt manuell in den Tagschichten, bei Serien mit hohen Stückzahlen (beispielsweise über 1.000 Stück pro Jahr) automatisiert in Spät-, Nacht- oder Wochenendschichten.
Darüber hinaus spielt die Teilegeometrie für das Handling eine entscheidende Rolle. Bei Bauteilen mit mehreren Bearbeitungsschritten ändert sich nach dem ersten Schritt meist die Geometrie, was das Greifen erschwert. Oft ist es daher einfacher, nur OP10 automatisiert zu beladen.
