Eugen Seitz – Heller – Goodj: Fertigungstechnische Meisterleistung 4 x 7000 h Laufzeit pro Jahr

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Gebr. Heller Maschinenfabrik GmbH

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Eugen Seitz produziert Hightech-Ventile für industrielle Anwendungen, die mehrheitlich aus Aluminium und zum Teil aus Chrom-Nickel-Stahl bestehen. Mit zwei Fertigungsinseln, bestehend aus je zwei Heller «HF 3500», die wiederum mit einer flexiblen Goodj-Automation rund um die Uhr in Betrieb gehalten werden, werden schnell wechselnde Kleinstserien gefertigt. Die Spezialisten von Eugen Seitz haben den Bearbeitungsprozess derart perfektioniert, dass alle vier Heller-Bearbeitungszentren eine Spindellaufzeit von je 7000 Stunden (maximal erreichbar: 8760 h/J) pro Jahr generieren. Der/die Leser/in erfährt auch, welche Rolle der Wunsch nach einem gemeinsamen Skiurlaub im Zusammenhang mit der 150-stündigen Geisterschicht spielte.

Sind 7000 Stunden Spindellaufzeit pro Maschine und Jahr in der flexiblen Kleinserienfertigung möglich? Ein eindeutiges «Ja»! Die Eugen Seitz AG investierte 2021 und 2025 in zwei flexible Fertigungsinseln, jeweils bestehend aus zwei Heller «HF 3500» 5-achsigen Horizontal-Bearbeitungszentren mit voll autonomer und flexibler Goodj-Automation. Die flexiblen Fertigungsinseln wurden so ausgelegt, dass sie die angepeilten 7000 h/J von Beginn an erreichten und teilweise sogar übertrafen. Ein weiterer «Rekord» liegt in der bedienerlosen Fertigung: Die Spezialisten der Eugen Seitz AG haben gemeinsam mit Goodj und Heller die Fertigungsinseln derart perfektioniert, dass sie bis zu 150 Stunden Geisterschicht fahren können. Doch dazu später mehr.

Es geht immer ein bisschen mehr

Bei dem Team um Thomas Girelli (COO, Eugen Seitz AG) geht immer «ein bisschen mehr», schliesslich wurden auch schon 7700 h Laufzeit pro Jahr erreicht. Mit gesamthaft zehn Mitarbeitenden in der Produktion inklusive CAM-Programmierung werden an fünf Arbeitstagen im Einschichtbetrieb gesamthaft fünf Bearbeitungszentren und drei Drehzentren betrieben.

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Die Eugen-Seitz-Leute sind immer am Optimieren, wann immer es etwas zu optimieren gibt. Was die Wetziker Spezialisten mit vier Heller-Maschinen plus Goodj-Automation auf die Beine gestellt haben, ist schlichtweg herausragend. Thomas Girelli (COO) und Tobias Fischer (Operations Manager, beide Eugen Seitz AG) sowie Christoph Andris (Verkaufsleiter Schweiz, Heller) zeigten der SMM-Redaktion, wie sie derart hohe Laufzeiten generieren.

Das Bauteilspektrum: Losgrössen, Werkstoffe, Abmessungen

Auf den beiden Fertigungsinseln mit den vier Heller «HF 3500» werden aktuell zirka 300 verschiedene kubische Frästeile mit Kantenlängen zwischen ca. 50 und 400 mm autonom und flexibel gefertigt. Zusätzlich müssen pro Monat zwei bis zehn Prototypen (s. u.) neu eingefahren werden. Losgrössen zwischen eins und 300 je Fertigungsauftrag sind Alltag. Pro Tag werden auf einer Fertigungsinsel typischerweise 5 bis 20 unterschiedliche Lose vollständig bearbeitet.

In erster Linie wird Aluminium (90 Prozent) bearbeitet, darüber hinaus werden einige Ventilkomponenten aus Chrom-Nickelstahl gefertigt. Bei den Rohteilen handelt es sich um zugeschnittene, geometrisch präzise kubische Sägeteile.

Thomas Girelli: «Bei einer solchen Produktion muss man sich darüber im Klaren sein, dass alles passen muss. Nichts darf dem Zufall überlassen werden. Sowohl die WZM als auch die Automation müssen eine hohe Prozessstabilität aufweisen. Aber das reicht bei weitem nicht. Man muss sich in jedes Detail einarbeiten und alles optimieren. Das fängt bei den Rohteilen an: Sie müssen perfekt zugeschnitten sein. Das ist eines von vielen entscheidenden Puzzleteilen für diesen perfektionierten Produktionsprozess.»

Tobias Fischer zu den Werkstoffen: «Man sagt so einfach, dass wir auch zehn Prozent ‹Rostfrei› bearbeiten. Aber Rostfrei-Komponenten in Geisterschichten zu fertigen, ist etwas völlig anderes als die Aluminiumzerspanung und stellt nochmals massiv höhere Anforderungen an die Werkzeugmaschine und Werkzeuge in Bezug auf Prozesssicherheit, Stabilität, Steifigkeit und Standzeiten. Diese Faktoren sind entsprechend zu berücksichtigen. Letztlich hat sich gezeigt, dass die Heller ‹HF 3500› perfekt für solche Anforderungen konzipiert sind.»

Der Prozessablauf

Die beiden Fertigungsinseln sind identisch aufgebaut. Zwei Heller «HF 3500» sind mit einer Goodj-Automation verkettet. Zwischen den beiden Heller-Maschinen ist ein Knickarmroboter zentral positioniert, der das Paletten-, das Werkstück- als auch das Greiferhandling verantwortet. Alle Heller-Maschinen verfügen über einen Palettenwechsler, mit der sie die Werkstücke vom rückseitigen Beladebereich in den Bearbeitungsraum des BAZ führen können.

Aktuell können die Fertigungsinseln Paletten für 150 Stunden bedienerlose Fertigung je Maschine speichern. Bei den Paletten handelt es sich um sogenannte Rastersystempaletten, in die die Roh- und Fertigteile eingelegt werden, sodass sie für den Roboter eindeutig positioniert sind. Die Paletten selbst werden per Hand ausserhalb der Fertigungsinseln mit den Rohteilen beladen, dann über eine Beladestation in die Fertigungsinsel eingeführt und dort in den Palettenspeicher überführt.

Beim Programmstart eines neuen Loses nimmt der Roboter die entsprechende Palette mit den Rohteilen aus dem Speicher und überführt sie in den Handlingbereich. Auf den beiden Werkzeugmaschinen können unterschiedliche Lose respektive Bauteile gefertigt werden, was die Flexibilität nochmals erhöht.

Wird das Arbeitsprogramm gestartet, setzt sich der Roboter den für das Bauteil geeigneten Greifer ein (insgesamt stehen sechs Greifer zur Verfügung), greift das Rohteil aus der Palette und legt es in die Spannvorrichtung. Dort wird es vollautomatisch gespannt undin den Bearbeitungsraum geführt, um die ersten fünf Seiten zu bearbeiten. Anschliessend wird es wieder nach aussen geführt, gewendet und erneut der Maschine zum Fertigbearbeiten zugeführt. Ist das Teil fertig bearbeitet, legt der Roboter es in die Rastersysteme der Palette ab und versorgt es im Speicher.

Die Goodj Automation

Thomas Girelli sagt zur Goodj-Automation: «Für unseren Fall ist die Goodj-Automation derzeit die beste am Markt verfügbare Lösung. Sie ist hochflexibel, wechselt ihre Spannmittel selbst ein und aus, um die unterschiedlich grossen Bauteile zu handhaben. Darüber hinaus verfügt sie über Greifer, um die Paletten zu positionieren. Hätten wir 500er-Serien und mehr, würde sich eine andere Automationslösung anbieten. Man muss Automationslösungen immer im Kontext der gesamten Produktionskomplexität betrachten und bewerten.»

Prototypen einfahren

Beide Fertigungsinseln wurden so ausgelegt, dass parallel zur eigentlichen Produktion an einer der beiden Heller «HF 3500» Neuteile eingefahren werden können. Auch hier stand Flexibilität gepaart mit Produktivität an erster Stelle.

Das Einfahren von Prototypen verläuft in der Regel in mehreren Schleifen, wie Tobias Fischer gegenüber der SMM-Redaktion sagt: «Von unseren Konstrukteuren erhalten wir die CAD-Daten für Neuteile. Aufgrund der langjährigen Erfahrung und des guten Austauschs zwischen Konstruktion und Produktion sind die Bauteile bereits sehr produktionsnah ausgelegt. Unsere Programmierer entwickeln die CAM-Programme und übertragen sie auf die Maschine, um die Bauteile einzufahren. Das ist ein iterativer Prozess, der perfektioniert werden muss, bis er serientauglich ist. Wenn wir aus produktionstechnischer Sicht konstruktive Optimierungen erkennen, gibt es Rücksprache mit der Konstruktion und ggf. Anpassungen. Das Einfahren läuft meistens tagsüber auf einer Maschine. Die zweite Maschine der Fertigungsinsel kann dabei voll durchproduzieren, da von aussen – das heisst ausserhalb der Fertigungsinsel – ein direkter Zugriff auf das Heller-BAZ und die CNC-Steuerung zum Einfahren möglich ist.»

So kamen die Heller-BAZ in die engere Wahl

Tobias Fischer: «2021 wurde in die erste Heller/Goodj-Fertigungsinsel investiert, die zweite, identische Fertigungsinsel wurde 2024 evaluiert und 2025 installiert. Im Vorfeld der 2021er-Investition haben wir mehrere Werkzeugmaschinenhersteller geprüft. Dabei sind sowohl unsere eigenen Erfahrungen als auch die Erfahrungen von Unternehmen eingeflossen, die ein ähnliches Produktportfolio automatisiert herstellen. Darüber hinaus binden wir unsere Maschinenbediener eng in die Beschaffung neuer Werkzeugmaschinen ein. Denn sie sind es, die in den nächsten zehn Jahren auf den Anlagen arbeiten müssen. Das heisst, unsere Entscheidungsfindung basiert auf einem engen Zusammenspiel zwischen Produktionsleitung und operativ agierenden Spezialisten.»

Thomas Girelli: «Dass wir 2021 erstmalig in Heller-WZM investierten, ist definitiv kein Zufall. Da wir bis 2021 bisher über keine Heller-Bearbeitungszentren verfügten, mussten wir Referenzen von Schweizer Unternehmen mit einem ähnlichen Bearbeitungsumfeld einholen. Wenn man 7000 h pro Jahr produzieren möchte, sind die Faktoren Maschinenverfügbarkeit, Prozesssicherheit und Rund-um-die-Uhr-Präzision – Stichwort Wärmestabilität – matchentscheidend. Warum? Weil bei praktisch jedem Bauteil Toleranzfelder von 5 µm gefordert sind. Das muss die Maschine 7000 h im Jahr beherrschen. Tatsächlich gab es seitens Heller-Anwendern nur positives Feedback zu den Maschinen.»

Tobias Fischer ergänzt: «Wir sprechen ja von zwei Investitionen. Bei der ersten im Jahr 2021 hatten wir noch keine Erfahrungen mit Heller-Maschinen. Das änderte sich während der Evaluation im Jahr 2024. Aufgrund der hervorragenden Erfahrungswerte mit unseren eigenen Heller-Maschinen mit Goodj-Automation setzten wir auch bei der nachfolgenden Ersatzinvestition auf das gleiche Insel-Konzept: zwei Heller ‹HF 3500› mit Goodj-Automation. Gerade im Vergleich zu unseren bisherigen Werkzeugmaschinen sind die Heller-Bearbeitungszentren in Sachen Prozesssicherheit und Servicedienstleistungen schlichtweg top. Dass sie sich auch in Bezug auf den Wärmegang hervorragend verhalten, ist dann fast noch eine Randnotiz.»

30 Prozent höhere Produktivität

Gerade beim Thema «Rostfrei» kann man mit den Heller-Maschinen im Vergleich zu den Vorgängermaschinen ein erheblich höheres Zeitspanvolumen generieren: sowohl Eilgänge als auch Vorschübe sind höher.

Thomas Girelli: «Gesamthaft konnten wir die Produktivität allein durch die Heller-Bearbeitungszentren um mindestens 30 Prozent steigern. Hier kommt der massive und hochsteife Aufbau der Heller-Maschinen voll zum Tragen, was sich auch an den Werkstückoberflächen zeigt. Obwohl wir höhere Schnittwerte fahren, haben wir keine Ratterspuren. Die Stabilität der Maschine wirkt sich direkt auf die Produktivität aus und sorgt noch dazu für eine bessere Qualität des Bauteils.»

Christoph Andris ergänzt: «Ich habe bereits für drei grosse deutsche Werkzeugmaschinenhersteller gearbeitet, unter anderem war ich Leiter eines 20-köpfigen Teams, das Sonderapplikationen entwickelt hat. Man muss wissen, dass die meisten WZM-Hersteller ihre Maschinen auf die Automobilindustrie und deren Zuliefererumfeld auslegen. Hier werden oft Grossserien gefertigt. Aufgrund des Kostendrucks ist auch diese Art der Automation extrem anspruchsvoll. Sie wird auf das Maximum perfektioniert, auf das Bruchteil einer Sekunde. Aber im Gegensatz zu einer Automationslösung mit Losgrösse 1 bis 20, wie hier bei der Eugen Seitz AG, ist die Grossserien-Automation insgesamt erheblich weniger komplex. Aus Heller-Sicht ist es absolut beeindruckend, was das Eugen Seitz Team auf die Beine gestellt hat. So etwas sieht man nicht allzu oft.»

Erst 100 Stunden, dann 150 Stunden Geisterschicht

Wie kommt man auf 150 Stunden Geisterschicht? Thomas Girelli antwortet auf diese Frage wie folgt: «Wir hatten die beiden Fertigungsinseln schon richtig gut ausgelegt. 100 Stunden Geisterschicht bei kleinen Losgrössen und vier parallel laufenden Bearbeitungszentren sind bereits top. Aber unseren Maschinenoperateuren war das noch nicht genug, sie wollten unbedingt noch mehr herausholen. Ich habe das zuerst nicht verstanden. Dann sagten sie, dass sie auch mal eine Woche gemeinsam in die Skiferien gehen wollten.»

«Das nennt man intrinsische Motivation», erklärt Tobias Fischer. «Dank dieser Motivation haben sie Vorschläge unterbreitet, wie man die bedienerlose Produktion weiter ausbauen kann. Gesagt, getan: Heute sind wir bei 150 Stunden Geisterschicht. Mit den derzeitigen Rahmenbedingungen – Stichwort verfügbarer Platz – haben wir vermutlich das Limit erreicht. Aber man kann sich da nie sicher sein, bei unseren Leuten. Ihnen fällt immer wieder etwas ein. Das ist grossartig, solche Mitarbeitende zu haben.»

Thomas Girelli ergänzt in diesem Zusammenhang: «Für 150 Stunden Geisterschicht muss einfach alles passen. So muss beispielsweise genügend Rohmaterial zur Verfügung stehen. Das ist derzeit unser Engpass. Wir haben keinen Platz mehr für die Paletten. Die Heller ‹HF 3500› sind hochgradig prozesssicher, das ist das A und O. Darüber hinaus sind sie als Horizontal-BAZ ausgelegt. Dadurch ergibt sich ein perfekter Spänefall, was besonders bei Taschenfräsungen oder Bohrungsoperationen von Vorteil ist. Der Späneabtransport aus den Bearbeitungszonen ist bei der Horizontalbearbeitung besser als bei der Vertikalbearbeitung. Späne sind bei den Geisterschichten immer eine Herausforderung und aus produktionstechnischer Sicht schwer berechenbar.»

Kontinuierliche Weiterentwicklung des Werkzeugmanagements

Für den Erfolg entscheidend sind zudem genügend grosse Werkzeugspeicher und eine effiziente Werkzeuglogistik. Jede der vier Heller «HF 3500» verfügt über ein 240er-Werkzeug-Kettenmagazin.

Tobias Fischer: «Unser Werkzeugmanagement ist voll digitalisiert. Über eine Zoller-Anlage werden alle Werkzeuge automatisch ausgemessen, die Daten werden abgespeichert und im System hinterlegt. Über den Halter, der mit einem Datamatrixcode versehen ist, werden Geometrie, Standzeiten, Standort usw. erfasst. Damit weiss das System genau, welche Werkzeuge verfügbar sind. Nachbestellt wird praktisch automatisch, noch bevor die Werkzeuge verschlissen sind.»

«Schon ist man wieder 20 Prozent schneller»

Thomas Girelli: «Werkzeuge sind ein ganz wichtiges Thema. Was schätzen es sehr, wenn die Werkzeughersteller uns ihre Werkzeug-Neuentwicklungen vorstellen. Solche Gespräche bergen aus unserer Sicht immer Optimierungspotenzial, das noch dazu oft einfach umzusetzen ist. Erhalten wir Werkzeuge mit höheren Schnittparametern, zögern wir nicht lange. Dann werden die CAM-Programme angepasst, mit höheren Schnittwerten versehen und schon ist man wieder 20 Prozent schneller bei einer Bohrung, Tasche oder Nut. Man muss immer neugierig sein und sich fragen, wie man etwas optimieren kann. Nur so entwickelt man sich kontinuierlich weiter.»

Ch. Andris ergänzt: «Die Produktionstechniker der Eugen Seitz AG sind wirklich offen für neue Entwicklungen im Bereich der Fertigungstechnik. Eine solche Zusammenarbeit ist aus meiner Sicht auch für Heller absolut vorbildlich und könnte nicht besser sein.»

Peripheriegeräte und Auslegung der KSS-Anlage

Wie Thomas Girelli zu Beginn bereits erwähnte, kommt den gesamten Peripheriesystemen bei einem hoch automatisierten Prozess eine entscheidende Rolle zu. Hierzu gehört beispielsweise das Spänemanagement: «Deshalb haben wir an jeder Werkzeugmaschine eine Spänepresse integriert. Ohne sie wäre ein autarker Betrieb von mehr als vier Stunden nicht möglich. Das Gleiche gilt für den Kühlschmierstoff-Speicher. Dieser muss gross genug ausgelegt werden, damit der Kühlmittelverlust nicht zu einem Stillstand der Anlage führt. Bei «normaler» Produktion, also einer Geisterschicht über Nacht, dann muss man sich wegen Spänen und KSS kaum Gedanken machen. Die Thematik wird erst dann zu einem echten «Problem», wenn man in die Vollen geht wie wir. Solche Aspekte müssen bereits im Vorfeld angedacht und konstruktiv in der Planungsphase umgesetzt werden.

Fertigungsprozess mit Null-Fehlertoleranz

Auf die Frage der SMM-Redaktion, wie die Teile während der Geisterschichten kontrolliert werden, antwortete Thomas Girelli: «Der Prozess ist dermassen perfekt ausgefeilt, dass die Anlagen faktisch keinen Ausschuss produzieren. Bei groben Dingen, wie Werkzeugbruch oder unerwartetem Werkzeugverschleiss, verfügt die Anlage sowohl über eine Werkzeugbruchkontrolle.. Die Bauteile werden dann ausgeschleust. Im Vorfeld muss sichergestellt sein, dass die eingesetzten Werkzeuge zu 100 Prozent i. O. sind und alle Parameter und Standzeiten im System genau hinterlegt sind. Der Prozess muss so sicher sein, dass wir 150 Stunden lang ohne Unterbrechung Gutteile produzieren können. Wenn wir am Montagmorgen messen, bestätigt sich immer, dass wir alles richtig gemacht haben. Die Fehlerquote liegt bei kleiner 1 Prozent. Und das seit mittlerweile fünf Jahren ununterbrochener Produktion.»

Schnelle Inbetriebnahme: Acht Wochen

Die Inbetriebnahme der ersten Fertigungsinsel verlief reibungslos, nahm aber noch ein etwas grösseres Zeitfenster in Anspruch, wie T. Girelli gegenüber der SMM-Redaktion sagt: «Zwischen Lieferung und Inbetriebnahme der zweiten Anlage vergingen lediglich acht Wochen. Für eine solch komplexe Anlage halte ich das für eine sehr gute Zeit. Zum Vergleich: 2012 benötigten wir ein Jahr, bis wir störungsarm – nicht störungsfrei – gefertigt haben.»

Ch. Andris ergänzt: «Das war vorbildlich. Das Eugen-Seitz-Team hat sich im Vorfeld ausgezeichnet vorbereitet. Es fehlte am Ende nichts, sie wussten genau, was sie benötigten: Spannmittel, Greifer, die Ausstattung der Peripherie– Stichwort Spänepresse. Es passte einfach alles.»

Ein Blick in die Zukunft

Thomas Girelli blickt zuversichtlich in die Zukunft: «Bereits 2012 haben wir hochautomatisiert gefertigt, aber nicht mit dieser Perfektion, wie wir es heute betreiben. Im Bereich der Automatisierung und des Handlings haben wir sehr eng mit dem Unternehmen Goodj zusammengearbeitet und bei den Werkzeugmaschinen den Fokus auf Heller gelegt. Dazu muss man wissen: Goodj selbst hat ebenfalls eine Heller-Maschine in seiner Produktion in Sargans, kombiniert mit einer Goodj-Automation. Wir haben festgestellt, dass Heller und Goodj nicht nur technologisch perfekt harmonieren. Und 7000 Stunden im Jahr auf allen vier Heller-Maschinen zeigen, dass unsere Einschätzung richtig war. Das ist Stand heute. Wenn unser Neubau demnächst fertig ist, werden wir uns mit unseren Partnern entsprechend weiterentwickeln. Ob dann noch die 7000 h/Jahr und 150 Stunden Geisterschicht unser Benchmark sein werden, wird sich zeigen. Ich ‹befürchte›, dass unsere Produktionstechniker zukünftig auch mal zwei Wochen gemeinsam in die Skiferien gehen wollen.»

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