In der Turboladerkomponentenfertigung bei Everllence in Augsburg – ehemals MAN Energy Solutions – fällt vor allem der niedrige Geräuschpegel auf. Anstelle einer weitläufigen Maschinenlandschaft findet sich heute eine kompakte leise Fertigungszelle, die von qualifizierten Mitarbeitenden überwacht und gesteuert wird. Dazu sagt Investitionsplaner Bernd Fuchsschwanz: „Vor etwa drei Jahren beabsichtigten wir, einen Teil unseres Maschinenparks altersbedingt zu ersetzen. Wir sind dabei technologieoffen vorgegangen und haben verschiedene Fertigungsverfahren angeschaut. Oberste Kriterien für die neue Fertigungstechnologie waren ein redundanter Maschinenpark und eine durchgängig prozesssichere und wiederholgenaue Produktion bei zugleich möglichst niedrigen Gesamtkosten.“ Entsprechend hoch waren die Anforderungen an die Umsetzung.
Qualifizierte Partner erforderlich
Wie Bernd Fuchsschwanz berichtet, lassen sich derart anspruchsvolle Projekte nur gemeinsam mit qualifizierten und kompetenten Maschinenbaupartnern realisieren. Ausgezeichnete Erfahrungen hatte Everllence bereits mit mehreren Unternehmen zuvor gemacht, die heute in der United Machining Solutions Gruppe gebündelt sind. Deshalb bekam dieser Partner schlussendlich den Zuschlag. In vertrauensvoller Zusammenarbeit mit Experten von Agie Charmilles und System 3R konzipierten die Planer von Everllence eine vollständig automatisierte Fertigung.
Unterbrechungsfreie Fertigung durch intelligente Palettenverwaltung mit RFID
Michel Eder, der das Projekt bei United Machining Germany federführend betreut, erinnert sich: „Auch für uns war die Aufgabe zunächst anspruchsvoll. Mit der wegweisenden Idee, erstmals Komponenten für Turbolader in einer einzigen Aufspannung auf nur einer automatisierten Anlage zu bearbeiten, betraten wir ebenfalls Neuland.“
Doch die Experten bei United Machining Germany fanden alsbald eine Lösung, die sämtliche Forderungen erfüllt. Erstmals werden die Komponenten – sie bestehen aus schwer zerspanbaren Werkstoffen – durch Drahterodieren in Serie bearbeitet. Das habe zahlreiche Vorteile, betont Eder: „Mit Draht zu erodieren ist allein von Maschinen- und Prozessparametern abhängig. Sind diese einmal optimiert, laufen die Fertigungsprozesse absolut zuverlässig und wiederholgenau. Unwägbare Prozessänderungen durch verschleißende Werkzeuge entfallen. Zudem arbeiten Drahterodiermaschinen dank der für eine Serienproduktion ausgewählten Ausstattung über viele Stunden problemlos unbeaufsichtigt. Damit erfüllten unsere Drahterodiermaschinen der Baureihe Cut P bereits einige der wesentlichen Forderungen.“
Das VIDEO Wirtschaftlich und einzigartig – Das Fertigungskonzept der Zukunft veranschaulicht zusätzlich das einmalige Fertigungskonzept.
Bernd Fuchsschwanz bestätigt: „Die Komplettbearbeitung durch Drahterodieren in einer Aufspannung gewährleistet über sämtliche bearbeiteten Bauteile hinweg eine gleichbleibende Genauigkeit. Das ist speziell für die bei uns gefertigten sicherheitsrelevanten Bauteile unbedingt erforderlich. Mit nur einem, inzwischen auch validierten und zertifizierten Fertigungsprozess können wir alle Varianten dieser Komponenten für Turbolader bearbeiten.“
Wirtschaftlich durch Automatisierung
Einen wesentlichen Vorteil beim Realisieren komplexer Fertigungsanlagen kann United Machining für sich verbuchen: Im Konzern ist das auf Automatisierung spezialisierte Unternehmen System 3R integriert. Somit können die Experten aus einer Hand neben den Fertigungsprozessen auch die Automation für umfangreiche Projekte verwirklichen. Die Fertigungszelle wurde zunächst als Simulation virtuell erstellt und geplant. Für die Anlage in Augsburg projektierten die Experten zwei Rotationsmagazine und einen 5-Achs Roboter, der auf einer zentralen Schiene fährt. In den Rotationsmagazinen sind jeweils vier Ebenen übereinander angeordnet. Diese wiederum nehmen standardisierte hochgenaue Spannvorrichtungen mit Nullpunkt-Spannsystem auf, auf denen sich Rohlinge und fertig bearbeitete Werkstücke befinden.
Besonders flexibel sind die Rotationsmagazine durch eine chaotische Ablage. Sie speichern die in die Vorrichtungen eingespannten Werkstücke einzeln als Arbeitsvorrat. Das gesamte in Augsburg zu bearbeitende Spektrum an Varianten kann auf jedem Platz belegt werden.
In der Nische erfolgreich
Drahterodieren bietet bei schwer zerspanbaren Werkstoffen – wie rostfreien Stählen, Kobalt-Chrom, Titan oder Nickelbasis-Legierungen – erhebliche Vorteile gegenüber herkömmlichen Bearbeitungstechnologien. Es arbeitet ohne kostenintensive, rasch verschleißende Schneidwerkzeuge. Nahezu beliebige Geometrien lassen sich fertigen. Beim Drahterodieren erfolgt die Bearbeitung kontaktlos, sodass keine mechanischen Kräfte auf das Werkstück einwirken. Dies schont die Bauteile und befähigt zur präzisen Herstellung selbst filigraner und kleinster Geometriedetails. Zudem lassen sich Bauteile meist einfach aufspannen. Den möglichen Nachteil einer langwierigen Bearbeitung gleicht das Verfahren Drahterodieren durch einen sicheren und stabilen Fertigungsprozess bei bedienerlosem Betrieb aus.
Dazu sind die Paletten mit elektronischen Kennzeichen (RFID-Chip) versehen, die beim Ein- und Auslagern gelesen werden. So kennt die übergeordnete Zellensteuerung von System 3R jeweils die aktuellen Positionen der Paletten und der darauf aufgespannten Bauteile. Das Personal spannt lediglich die Rohlinge in spezielle, bei Everllence konstruierte Vorrichtungen, welche mit den Standardpaletten von System 3R verbunden sind. Nach dem automatischen Einlesen der elektronischen Kennzeichnung werden die Paletten in die Rotationsmagazine auf beliebige Positionen gebracht und mit dem Zellensteuerungssystem abgeglichen. Das geschieht hauptzeitparallel, unterbricht also nicht den Fertigungsablauf.
Zentral gesteuert
Zum Überwachen und Steuern der Fertigungszelle konzipierten die Experten von United Machining Germany sämtliche erforderlichen Einrichtungen sowie die Software. Die vollständig realisierte Vernetzung und Digitalisierung durch System 3R schafft eine durchgängige Systemlandschaft. Auf die Koordination und Abstimmung mit Spezialisten anderer Hersteller kann verzichtet werden, da alle Komponenten nahtlos ineinandergreifen und ohne herstellerspezifische Anpassungen auskommen.
Sämtliche Abläufe zum Fertigen und zur Logistik innerhalb der Fertigungszelle werden an einem zentralen Terminal programmiert. Das gelingt besonders einfach. Dazu erläutert Michael Eder: „Anhand von Grafiken, Icons und wenigen Parametern zu Rohlingen und Werkstücken arbeitet das Personal im Dialog mit der Zellensteuerung. Dadurch entfallen zeitaufwendige Trainings.“
Produktiv durch fortlaufenden Betrieb
Wie Bernd Fuchsschwanz bestätigt, sind sowohl die Führungskräfte als auch das Fachpersonal mit der Fertigungszelle rundum zufrieden. Ausschlaggebend dafür sei vor allem die hohe Betriebssicherheit: Seit mehreren Monaten arbeite die Anlage zuverlässig und produktiv, weitgehend ohne Unterbrechungen oder gar Störungen. „Das Fachpersonal kann Arbeitszeiten und Tätigkeiten flexibel organisieren. Hinzu kommt, dass wenige Fachkräfte ausreichen, um die Fertigungszelle rund um die Uhr an bis zu sieben Tagen pro Woche arbeiten zu lassen“, weiß Fuchsschwanz zu schätzen.
Effizient und prozesssicher: Sechs baugleiche Drahterodiermaschinen CUT P 350 Pro fertigen in der automatisierten Zelle rund um die Uhr zeitweise bedienerlos Komponenten für Turbolader. – Bild: United Machining Germany GmbH
Insgesamt gelingt es bei Everllence in Augsburg, den grundsätzlich eher langsamen Fertigungsprozess des Drahterodierens deutlich produktiver zu gestalten als mit herkömmlichen Konzepten. Als wirtschaftlicher Vorteil für die nunmehr verwirklichte Fertigungszelle spricht zusätzlich der minimierte Platzbedarf. Des Weiteren erübrigen sich innerbetriebliche Transporte sowie das mehrfache Auf- und Umspannen von Werkstücken. Auch der Aufwand und die Kosten zum Beschaffen und Pflegen unterschiedlicher Betriebsmittel und Hilfsstoffe sowie die Entsorgungsaufwände durch Produktionsrückstände sind deutlich gesunken. „Darüber hinaus gewährleisten wir mit unserer Fertigungszelle unsere Lieferfähigkeit“, ergänzt Bernd Fuchsschwanz. „Das gelingt durch die sechs integrierten Drahterodiermaschinen. Sie können sich wechselseitig ersetzen. Auch bei Ausfall einer Maschine, zum Beispiel aufgrund einer Störung oder wegen Wartungsarbeiten, produziert die gesamte Fertigungszelle zwar etwas weniger produktiv, aber doch insgesamt unterbrechungsfrei weiter.“
