Kleine Losgrössen mit hoher Flexibilität Automatisierter Systemverbund

Autor / Redakteur: Manfred Lerch / Anne Richter

Für die Fertigung von Elektromotoren bei Siemens in Ruhstorf musste man die geeigneten Maschinen mit den entsprechenden Prozessen finden, um den Genauigkeitsvorgaben gerecht zu werden. Die Lösung: automatisierter Systemverbund mit drei Fräs-Drehzentren von Heller.

Firmen zum Thema

Das Platzangebot war sehr begrenzt. Fastems ist es aber dennoch gelungen, trotz einiger Säulen in der Halle die Fläche nahezu 100 Prozent zu nutzen.
Das Platzangebot war sehr begrenzt. Fastems ist es aber dennoch gelungen, trotz einiger Säulen in der Halle die Fläche nahezu 100 Prozent zu nutzen.
(Bild: Heller)

Bei der Fertigung der druckfesten, explosionsgeschützten Elektromotoren sind umfassende Normen für den Schutz von Menschen, Maschinen und Umwelt zu erfüllen. Diese Normen sind bei Siemens Ruhstorf vor allem mit absoluter Präzision und höchsten Genauigkeiten verbunden. Genauigkeiten, die mit dem alten Maschinenpark allerdings nur noch mit einem erheblichen Zeit- und Kostenaufwand realisiert werden konnten. Darüber hinaus war für Rolf Gritl, Leiter Industrial Engineering bei Siemens, deshalb auch eine wirtschaftliche Fertigung fester Bestandteil des Pflichtenheftes: «Die besondere Herausforderung bei uns sind die Genauigkeiten. Wir bewegen uns da beispielsweise bei Durchmessertoleranzen von 9 µm bzw. Qualitäten im Bereich von IT 6 und besser, die prozesssicher mit einer entsprechenden Maschinenfähigkeit von CmK von 1,67 gefertigt werden müssen. Uns war klar, dass es schwierig wird, das zu realisieren. Wir fertigen aber auch bei hoher Teilevielfalt (über 500 Typen) mit kleinen Losgrössen (bis 30 Stück). So sind die Toleranzen nur schwer prozesssicher zu realisieren. Wir wollten mit der Investition in die neuen Maschinen aber auch die Rüstzeiten senken und die Hauptzeiten effizient steigern.»

Geplant waren dafür zunächst ein horizontales Dreh-Fräszentrum sowie ein Fräs-Drehzentrum. Erste Versuche mit unterschiedlichen Anbietern machten allerdings schnell deutlich, dass die besten Ergebnisse mit den Fräs-Drehzentren CP 2000 von Heller erzielt werden konnten. So wurde zunächst in drei Maschinen dieser Baureihe plus einem MLS (Multi-Level-System) von Fastems investiert. Obwohl bei diesen Bauteilen das Drehen überwiegt, hat man sich in Ruhstorf für Fräs- Drehzentren entschieden. Frank Strothmann, Technologe bei Siemens, sieht die Vorteile vor allem in der Automation: «Das Problem ist, dass man bei jeder Beladung für die Greifer- und Futterbeladung mindestens ein Spannmittel umrüsten muss. Bei unserer hohen Teilevarianz, den kurzen Laufzeiten, aber auch relativ langen Werkzeugwechselzeiten gegenüber einem Bearbeitungszentrum sehe ich horizontale Dreh-Fräszentren nicht als wirtschaftliche Lösung.»

Bildergalerie
Bildergalerie mit 10 Bildern

Auf Grund der grossen Teilevielfalt, der geringen Losgrössen und dem Wunsch im Mixbetrieb Rüstzeiten zu reduzieren und just in time für die Montage fertigen zu können, wurde im weiteren Verlauf dieses Projekts dann allerdings die Automation immer mehr zum zentralen Thema. Und so wuchs aus der zunächst einfachen Palettenspeicher-Lösung ein flexibles Fertigungssystem mit einem Multi-Level-System (MLS) von Fastems – genauer: ein MLS-LD (Low Duty) mit einer Tragkraft von 700 kg je Palette, das Platz für insgesamt 72 Maschinenpaletten bietet und zwei Hochgenauigkeits-Rüststationen integriert.

Integrierte Logistikabläufe für 20 000 Spindelstunden im Jahr

Das zentralisierte Paletten-Handling mit integrierten Be- und Entladestationen oder auch der Leitrechner von Fastems mit der Manufacturing Management Software MMS5 klingt zunächst nach Standard. Dem war nicht so, denn für Sebastian Spanfelner, Verkaufsleiter bei Fastems, ist es schon allein wegen der Platzverhältnisse ein kundenspezifisches Fertigungssystem: «Für uns waren weder der gesamte Automationsprozess, die Reduzierung der Rüstzeiten noch die Schnittstellen zu Heller ein Problem. Das MLS sorgt dafür, dass alle Logistik­abläufe und der hierfür notwendige durchgängige Informationsfluss nahtlos in den Fertigungsprozess integriert werden. Um das System zu entladen oder mit Material zu versorgen, benötigt man aber vor den Rüststationen entsprechend Platz, den wir im Grunde nicht hatten. Es ist uns aber trotz des knappen Platzangebots, u. a. auch aufgrund einiger Säulen in der Halle, gelungen, die Fläche nahezu optimal zu nutzen.»

Nun ist es speziell beim zügigen Arbeiten an den Rüst- und Ladestationen für die Bediener aber wichtig zu wissen, was als Nächstes zu tun ist. Die aktuellen Aufträge sind daher bereits vor Produktionsbeginn in der Software von Fastems auf dem Leitrechner hinterlegt, wobei MMS5 die Fertigung in diesem konkreten Fall über einen Zeitraum von drei Schichten vorausplant. Der Bediener erhält somit vor Schichtbeginn sämtliche relevanten Informationen über die gesamte Fertigungsplanung inklusive aller Rüstinformationen sowie die hierfür notwendigen Ressourcen. Siemens Ruhstorf verfügt somit über ein hochtransparentes Automationssystem u. a. mit Auftragsverwaltung, vorausschauender Fertigungsplanung und intelligenter NC-Programm- sowie Werkzeugverwaltung.

Seit Ende 2014 ist man mit der Anlage nun produktiv und mittlerweile bereits bei einer Verfügbarkeit von 95 Prozent der Gesamtanlage angelangt. Holger Langer, Gebiets-Vertriebsleiter bei Heller führt diese Ergebnisse einerseits auf die enge Zusammenarbeit mit Siemens, andererseits aber auch auf die intensive Entwicklungsarbeit zurück: «Dieses Projekt hat für uns zwei Jahre vor der Inbetriebnahme begonnen und war auch für uns bei diesen Genauigkeitsanforderungen eine echte Herausforderung. So haben wir beispielsweise festgestellt, dass die 1000 min–1 beim Drehen sowie die hohen Drehzahlen beim Fräsen Verdunstungskälte erzeugen und deshalb eine Temperierung des Kühlmittels notwendig ist, um die geforderte Prozessstabilität zu gewährleisten. Berücksichtigt man die Teilevarianz, die kleinen Losgrössen und den Systemverbund von drei Maschinen, ist diese Anlage sicher einzigartig. Wenn Heller in kleinen Losgrössen und hoher Flexibilität gefragt ist, müssen wir dem Kunden aber auch über die Automatisierung einen Mehrwert bieten. Dazu verfügen wir über eine eigene Automationsabteilung, und im konkreten Fall war Fastems ein kompetenter und zuverlässiger Partner.» Wie weit man mittlerweile die Rüstzeiten reduzieren und die Hauptzeiten bei Siemens erhöhen konnte, machen die inzwischen gemessenen 20 000 Spindelstunden im Jahr deutlich. SMM

(ID:44312324)