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Fehlmann Versa 825: Flexible Fertigungslösung für mannlose Einzelteil-Fertigung Automatisierte 5-Achs-Fertigungslösung für Kleinstserien

| Autor / Redakteur: Matthias Böhm, Chefredaktor / Matthias Böhm

Das 20 Mitarbeiter starke Fertigungsunternehmen Albrecht Wüthrich Maschinen + Mechanik AG hat 2018 in eine Fehlmann Versa 825 mit Erowa-Palettenautomation investiert, um komplexe Einzelteile und Kleinstserien mannlos zu fertigen. Die Investition zeigt auf, dass Fehlmann im automatisierten Produktionsbereich von Kleinserien ausgezeichnet positioniert ist.

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Entscheidend bei der seriellen Einzelteilfertigung ist ein genügend grosser Werkzeugspeicher, um alle Fertigungsoperationen im mannlosen Betrieb über das Wochenende ggf. mit Schwesterwerkzeugen zu realisieren.
Entscheidend bei der seriellen Einzelteilfertigung ist ein genügend grosser Werkzeugspeicher, um alle Fertigungsoperationen im mannlosen Betrieb über das Wochenende ggf. mit Schwesterwerkzeugen zu realisieren.
(Bild: Matthias Böhm)

Der Werkzeugmaschinenpark der Albrecht Wüthrich Maschinen + Mechanik AG ist auf Präzisions-Dreh- und Fräswerkstücke ausgelegt. Jüngst hat das Unternehmen in eine Schweizer Fertigungslösung von Fehlmann mit integriertem Erowa-Automationskonzept investiert, um höher komplexe Präzisionswerkstücke in Kleinstserien voll automatisiert zu produzieren.

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Von der Keller-Gründung zum Vorzeigeunternehmen

Angefangen hat es 1971 im Keller der Familie Wüth­rich. Wüthrich senior startete im Untergeschoss seines Wohnhauses mit einem Messer-Schärfservice. Später kamen eine Kompressoren-Vertretung und Reparaturen von Maschinenteilen hinzu, wo zunehmend Bauteile neu angefertigt werden mussten. So investierte Wüthrich in Dreh- und Fräsmaschinen und schuf damit die Grundlage des heutigen Fertigungsunternehmens. Auch in die Ausbildung wird investiert. Aktuell werden drei Lernende als Produktionsmechaniker und Polymechaniker ausgebildet. Geführt wird das Unternehmen seit 2001 von Sara Wüthrich (Inhaberin, Finanzleiterin) und Peter Birrer (Geschäftsführer).

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Hervorragender Maschinenpark

Mit vier CNC-Drehmaschinen und sieben Fräsmaschinen ist das Unternehmen vorwiegend auf kleinere bis mittelgrosse Bauteile fokussiert, verfügt aber mit einer Hedelius (3500 mm x 1000 mm Verfahrweg) und Matec HV 30 auch über die Möglichkeit, grössere Werkstücke zu fertigen.

P. Birrer. «Uns ist es wichtig, dass wir uns mit unserem Maschinenpark und Team immer auf dem Stand der Technik bewegen. Das heisst, dass wir regelmässig in neue Maschinen und Technologien investieren und wir uns als Team entsprechend weiterbilden. Das ist die Basis dafür, dass wir zum einen in der Lage sind, hochwertigste Werkstücke in den geforderten Toleranzen und Oberflächengüten zu fertigen. Zum anderen hilft ein modernes Produktionsumfeld, gepaart mit unserem Know-how, die Produktion sehr prozesssicher und wirtschaftlich weiterzuentwickeln.»

Versa 825 für hochkomplexe Kleinstserienfertigung

Genau an diesem Punkt kommt die neue Versa 825 von Fehlmann ins Spiel. Ein 5-Achs-Simultan-Bearbeitungs­zentrum mit vollautomatischem Erowa-Palettenhandling.

P. Birrer: «Es gab mehrere Gründe, die für die Erweiterung unseres Maschinenparks sprachen. Zum einen ist bei uns das Auftragsvolumen kleinerer Losgrössen mit hochkomplexen Werkstücken gestiegen. Uns ging es konkret darum, unsere Produktion um eine autarke Fertigungsinsel zu erweitern, die in der Lage ist, sowohl Einzelteilfertigung seriell und als auch Kleinserien mannlos zu fertigen. Dazu sollte das System kompromisslos auf Hochpräzision ausgelegt sein. Da es in diesem Segment ein breites Spektrum an Werkzeugmaschinen gibt, mussten wir eine umfangreiche Evaluation betreiben. Was den Entscheid definitiv nicht einfacher machte.»

P. Birrer: «Die technische Lösung der Versa ist hervorragend. Ein wichtiges und entscheidendes Detail, dass beispielsweise die CAM-Daten vom Postprozessor direkt in die Steuerung übertragen werden – ohne Nacharbeit - klappt perfekt. Das gesamte Maschinenkonzept inklusive Automation hat uns zu hundert Prozent überzeugt. Aber das Maschinenkonzept ist das eine. Bei einer solch komplexen Lösung ist darüber hinaus der Service matchentscheidend. Wenn die Maschine steht, müssen wir schnell Hilfe bekommen. Bereits die ersten Erfahrungen mit Fehlmann waren absolut hervorragend. Sie übernehmen zuverlässig die Rolle als Generalunternehmen.»

Fehlmann als Generalunternehmen

Jürg Solenthaler (Verkaufsleiter CH, Fehlmann AG): «Dass wir als Generalunternehmen auftreten, ist für uns gelebte Praxis. Wir arbeiten seit Jahrzehnten sehr eng mit Erowa zusammen und erarbeiten die digitalen und mechanischen Schnittstellen von Maschine zur Automation mit den Erowa-Spezialisten. Aufgrund dieser langjährigen Kooperation und Erfahrung haben wir mit Erowa Komplettlösungen entwickeln können, die perfekt aufeinander abgestimmt sind. Diese langjährige Partnerschaft, der Know-how-Transfer und das gegenseitige Vertrauen erleichtern es uns massiv, als Generalunternehmen zu agieren und die Verantwortung zu übernehmen.»

P. Birrer: «Das kann ich bestätigen. Wenn etwas nicht auf Anhieb funktionierte, haben uns die Fachleute von Fehlmann immer professionell unterstützen können, in allen Belangen. Das lief vorbildlich. Ich muss in diesem Zusammenhang hervorheben: Es ist unsere erste Zusammenarbeit mit Fehlmann. Rückblickend muss ich sagen, wir sind sehr positiv überrascht.»

«Hervorragende Gesamtlösung»

Auch aus technologischer Sicht ist die Versa 825 mit der Erowa-Palettenautomation nach Aussage von P. Birrer hervorragend konzipiert: «Aufgrund der Komplexität der zu fertigenden Bauteile mussten wir auf eine 5-Achs-Simultanlösung setzen. Die Versa gehört aus meiner Sicht zu den besten Maschinenkonzepten, die es am Markt derzeit gibt. Neben den rein zerspanungstechnischen Aspekten ist die Zugänglichkeit der Maschine hervorragend ausgelegt. Das liegt vielleicht daran, dass Fehlmann ursprünglich vom Werkzeug- und Formenbau kommt, wo die Zugänglichkeit zum Werkstück und das Einfahren schon immer von grosser Bedeutung waren. Beim Maschinenkonzept haben sich die Entwickler einiges einfallen lassen. Das lernt man insbesondere dann zu schätzen, wenn man an der Maschine steht und die Teile neu einrichtet. Und da auf der Fehlmann viele Kleinstserien und Einzelteile laufen, kommt das bei uns relativ häufig vor.»

Junges Maschinenkonzept

J. Solenthaler: «Ein solches Kunden-Feedback ist natürlich klasse. Das Versa-Maschinenkonzept haben wir vor zehn Jahren völlig neu aufgebaut. Ziel war es, mit der Versa-Modellreihe eine Fertigungslösung zu entwickeln, die eine perfekte Zugänglichkeit zum Werkstück bringt und hervorragend automatisiert werden kann, und das alles bei höchster Präzision am Werkstück. Heute kann ich aufgrund vieler positiver Feedbacks unserer Kunden sagen, es ist uns gelungen.»

Um das heutige Werkzeugmaschinenkonzept der Versa zu verstehen, muss man wissen, dass die Fehlmann-Werkzeugmaschinen, wie Herr P. Birrer bereits erwähnt hat, ursprünglich für Kunden aus dem Werkzeug- und Formenbau wie auch Prototypenbau konzipiert waren. Das heisst lange Laufzeiten bei höchster Präzision und Oberflächengüte. Teilefertiger waren eher in der Minderheit.

J. Solenthaler: «Unser Kundenspektrum hat sich in den letzten 20 Jahren gewandelt. Heute machen Teilefertiger den grösseren Anteil unserer Kundschaft aus. Das liegt vielleicht auch daran, dass wir mit dem Versa-Konzept dieses Segment hervorragend ansprechen. Gleichwohl muss ich aber betonen, dass wir die Versa-Werkzeugmaschinen bezüglich Dynamik und Produktivität inklusive Oberflächenfinish in der Art auslegen, dass sie sowohl für den Werkzeug- und Formenbau als auch für die Serienteilefertigung perfekt zugeschnitten sind. Das konnten wir dank der leistungsstarken Steuerungstechnik von Heidenhain und unserem VERSA-Kinematik-Konzept realisieren.

Schnell und stark: 18 000er HSK-A63-Spindel von Fehlmann

Die Versa 825 ist für 5-achsige Simultanbearbeitung für Werkstücke bis Störkreis 560 mm ausgelegt. Die Fehlmann-eigene 18 000er HSK-A63 Spindel mit integrierter Z-Längenkompensation und einer Spindelleistung von 24 kW bei maximal 120 Nm Drehmoment bringt für das von der Wüthrich AG zu zerspanende Teilespektrum eine ausreichende Zerspanleistung mit der geforderten Präzision bis IT6, bei entsprechend perfekten Oberflächengüten, wie sie im Werkzeug- und Formenbau Standard sind. Fehlmann setzt seit über 35 Jahren auf die Heidenhain-Steuerungen und -Antriebe, in diesem Fall auf die TNC 640. Auch die Späneentsorgung ist auf mannlose Fertigung über das Wochenende ausgelegt.

Das Automationskonzept Fehlmann-Erowa

Das Erowa-Leonardo-Automationskonzept ist äus­serst platzsparend und benötigt lediglich eine 2 x 2 Meter grosse Aufstellfläche. Die max. Paletten-Anzahl beläuft sich auf 32 UPC-Paletten (Grösse 320/320 mm). Auf Kundenwunsch kann die Leonardo-Automation auch kombiniert mit UPC- und ITS-148-Paletten betrieben werden. Das Transfergewicht liegt bei 80 kg (120 kg optional). Die Rüst­arbeiten können direkt auf der integrierten Belade­station stattfinden, ohne dass die Paletten aus dem System genommen werden müssen.

Mannlose Fertigung am Wochenende

Das bei Wüthrich eingesetzte Leonardo-System verfügt über 23 Erowa-UPC-Paletten mit auf das Bauteilspektrum zugeschnittenen Spannlösungen. Die Leonardo-Automation passt perfekt zu dem Versa-Maschinen-Konzept. Die Erowa-Automation verfügt über eine spezifische Schnittstelle zur Heidenhain-Steuerung, so dass die Paletten über die Palettenverwaltung der CNC gesteuert werden können.

P. Birrer: «Wenn die Auftragslage passt, können wir die Maschine über das Wochenende mannlos auslasten und während der Woche die dritte Schicht mannlos fahren. Die Fertigungsparameter sollten auf die mannlose Fertigung spezifisch ausgelegt werden. Hier hat jedes Unternehmen seine eigene Herangehensweise. Wir setzen die Zerspanungsparameter in Richtung Sicherheit. Das heisst, wir reizen die möglichen Schnittwerte der Werkzeuge nicht voll aus, um vorzeitigen Verschleiss oder Werkzeugbruch zu vermeiden. Darüber hinaus haben wir eine Standzeitüberwachung, die wir über Erfahrungswerte ermittelt haben, welche im System hinterlegt sind. Schliesslich fährt das Werkzeug bei jedem Werkzeugwechsel durch die Werkzeugkon­trolle, wird per Laser vermessen und geprüft. Die Werkzeugkontrolle liegt optimal zwischen Hauptspindel und Werkzeugspeicher, so dass die Werkzeuge ohne Umweg in einem Rutsch vermessen werden können.»

Wichtig: grosser Werkzeugspeicher

Stichwort Werkzeugspeicher: Bei mannloser serieller Einzelteilfertigung, wie in diesem Fall, spielt der Werkzeugspeicher eine wichtige Rolle, um genügend Werkzeuge und Schwesterwerkzeuge zur Verfügung zu stellen.

J. Solenthaler: «Wenn es um mannlose Fertigung geht, ist es entscheidend, gleich zu Beginn in einen genügend grossen Werkzeugspeicher zu investieren. Sollte sich später herausstellen, dass der Werkzeugspeicher zu klein ist, ist es sehr aufwändig, einen grösseren Werkzeugspeicher nachträglich zu integrieren. Wenn dann die mannlose Fertigung am Ende wegen des zu kleinen Werkzeug­speichers nicht zu 100% ausgereizt werden kann, ist das sehr ärgerlich.»

Würde wieder in das gleiche System investieren

Auf die Frage des SMM, ob er rückblickend wieder in das gleiche System investieren oder ob er etwas ändern würde, meint P. Birrer: «Die Fertigungslösung ist optimal auf unser Werkstück- und Losgrössensegment hin angepasst. Das läuft besser, als ich mir das gewünscht habe. Insgesamt hat Fehlmann eine Fertigungsinsel entwickelt, die technologisch perfekt ist. Prozesssicherheit und Wiederholgenauigkeit sind hervorragend. Noch dazu verfügt Fehlmann über Ansprechpartner, die technologisch versiert sind und die gleiche Sprache sprechen wie wir. Müsste ich heute wieder entscheiden, ich würde es genau gleich machen.» SMM

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