Mapal liefert komplettes Engineering in Rekordzeit Toolmanagement für neue Dieselmotorenfertigung

Anbieter zum Thema

Mapal Dr. Kress KG

Schwarz AG - Warmpresswerk

Angehrn AG - Umformtechnik

Truck1 Sp. Z O.O.

50 000 neu entwickelte Dieselmotoren (ausgelegt auch für Gas- und speziell Wasserstoffbetrieb) fertigt Deutz bis mindestens 2035 pro Jahr. Für dieses Projekt des Motorenherstellers im spanischen Zafra hat es der Aalener Werkzeughersteller Mapal geschafft, das komplette Engineering inklusive Werkzeugauslegung, Taktzeitstudie und Kostenkalkulation binnen zwei Wochen auf die Beine zu stellen.

Bevor Zafra zum Hauptkomponentenwerk für die Bearbeitung von Deutz-Motorenteilen wurde, war das 1875 gegründete Werk eine Motorenfabrik. Heute produzieren rund 500 Mitarbeitende in der modernen Produktionsstätte Zylinderblöcke, Zylinderköpfe, Pleuel und Zahnräder für die Montagelinien des Konzerns in Köln und Ulm sowie für weitere Kunden.

Bildergalerie

50 000 Dieselmotoren pro Jahr

Der 3,9-Liter-Dieselmotor von Deutz wird vorwiegend in Agrar- und Baumaschinen eingesetzt. Als industrieller Motor ist er für eine lange Produktlebensdauer ausgelegt und soll bis mindestens 2035 gebaut werden. Nach der laufenden Prototypenphase wurde 2025 die Serienfertigung hochgefahren, die eine jährliche Stückzahl von 50 000 erreichen soll.

Damit ist dieser Motor, der in Leistungsbereichen von 55 bis 160 kW angeboten wird, ein wichtiges Zukunftsprojekt für den Motorenhersteller. «Unsere Motoren werden hauptsächlich in Off-Highway-Anwendungen wie Land- oder Baumaschinen eingesetzt, die ständig im Einsatz sind und schwere Lasten bewegen. Um diese in Bewegung zu halten, werden wir weiterhin den Verbrennungsmotor brauchen. Für eine Übergangszeit in der Form, wie wir ihn heute nutzen, mit Dieselantrieb», erläutert Alejandro Castilla De La Hoya, Betriebsleiter in Zafra.

Ausgelegt auch für Gas oder Wasserstoff

Der 3,9-Liter-Diesel ist bereits dafür vorbereitet, in Zukunft auch mit Gas oder Wasserstoff betrieben zu werden. «Aus diesem Dieselmotor kann auf lange Sicht ein grüner Motor entstehen», sagt Manuel Rodríguez López, Industrialization Manager.

Ermöglicht wird dies durch ein Paket mit kleinen Modifikationen vor allem am Zylinderkopf, der Motor bleibt im Wesentlichen der gleiche. Am ersten Wasserstoffmotor von Deutz, einem grossen 7,8-Liter-Motor, arbeitet Mapal bereits mit.

Zwei Wochen vom «Design Freeze» bis zum Angebot

«Die Entwicklungszeiträume für neue Bauteile werden bei unseren Kunden zunehmend kürzer», erläutert Thomas Spang, Global Head of Tool Management bei Mapal. Für Werkzeughersteller oder Komplettanbieter wie Mapal ist dies eine Herausforderung. Beim Motorblock des neuen 3,9-Liter-Diesels hatte Mapal nach dem «Design Freeze» lediglich zwei Wochen Zeit, um ein ausgearbeitetes Angebot zu erstellen.

Ein Expertenteam in Aalen hat die anspruchsvolle Aufgabe fristgerecht bewältigt. Eingespielte Abläufe kamen dem Team ebenso zugute wie langjährige Erfahrungen mit der Produktion des Kunden. Seit 19 Jahren betreibt Mapal das Toolmanagement für Deutz in Spanien.

Mapal legte bereits die Bearbeitung der älteren 3,6-Liter-Diesel aus

Mapal hatte bereits die Bearbeitung der Motorblöcke für den älteren 3,6-Liter-Diesel ausgelegt, konnte damit auf Erfahrungswerte zurückgreifen und musste nicht bei null anfangen.

Die Werkzeugexperten wussten anhand solcher Vorprojekte auch, welcher Maschinenpark der Motorenhersteller zur Verfügung hat. Deutz hat seine Fertigung in Zafra in den vergangenen Jahren mit neuen Fünf-Achs-Maschinen sehr flexibel ausgelegt, um relativ einfach auf neue Produkte umstellen zu können.

Als die Anfrage von Deutz hereinkam, machten sich in Aalen der Bereich Toolmanagement und das Technology Expert Team zunächst Gedanken über den Produktionsablauf. «Um hier schnell zu sein, gehen wir nicht gleich ins Detail, sondern ziehen Referenzwerkzeuge und Konzepte für bereits ausgeführte Projekte heran», erläutert Harald Traub, der als Projektingenieur des Technology Expert Teams für die Auslegung des gesamten Prozesses zuständig ist. «Damit sind wir in der Lage, dem Kunden früh einen ungefähren Kostenrahmen und den groben Umfang des Werkzeugpakets zu nennen.»

100 verschiedene Werkzeuge für den Motorblock

Nach diesem groben Plan ging es an die konkrete Auslegung der Werkzeuge. Das Angebot von Mapal für die Serienfertigung des Motorblocks umfasste knapp 100 verschiedene Werkzeuge. Ein Grossteil davon sind Sonderwerkzeuge, die kurze Bearbeitungszeiten und damit hohe Wirtschaftlichkeit erreichen. Daneben werden vor allem im Fräsbereich Standardwerkzeuge eingesetzt.

Abgerechnet wird nach «Cost per Part»

Um zügig zu Prototypen zu kommen, wurden zu deren Fertigung auch seriennahe Werkzeuge benutzt. In die Serienfertigung geht es dann mit der optimalen Werkzeugausstattung. Über die Erstausrüstung hat Mapal die Verbrauchswerkzeuge sowie die notwendigen Halter und Adapter an Deutz geliefert. Alle weiteren Verbräuche laufen über das Toolmanagement vor Ort. Von diesem Zeitpunkt an bezahlt der Kunde nicht für Werkzeuge, sondern für gefertigte Bauteile, abgerechnet wird nach «Cost per Part».

Die Stückkosten entsprechen anfangs den im Rahmen des Engineerings ermittelten Kosten. Für die folgenden Jahre sind gewisse Ratios vereinbart. Der Kunde erhält einen ansteigenden, prozentualen Rabatt und bezahlt damit jährlich etwas weniger für die produzierten Teile. Damit dieses Geschäftsmodell aufgeht, muss Mapal ständig Verbesserungen einbringen, um für Kosteneinsparungen zu sorgen. Das gelingt mit neuen Werkzeugtechnologien und entsprechenden Optimierungen.

Insgesamt werden 1300 Werkzeuge eingesetzt

«Mit unserem Engineering-Know-how begleiten wir Deutz über den Einstellraum hinaus und pflegen eine enge Partnerschaft», betont Thomas Spang. Nach der Unterstützung beim Prototypenbau spielt das Toolmanagement vor Ort bei der Serienfertigung seine ganze Stärke aus. Deutz setzt insgesamt rund 1300 verschiedene Werkzeuge ein. Lagerhaltig sind in Zafra mehrere Tausend Werkzeuge, die es zu verwalten gilt. Um den Bestand auf einem optimalen Niveau zu halten, also Engpässe zu vermeiden, ohne unnötig hohe Umlaufbestände zu haben, setzt Mapal im Toolmanagement auf eigene Lagerverwaltungssysteme und digitalisierte Lösungen mit der cloudbasierten Software «c-Com». Das digitale Toolmanagement 4.0 dient dabei nicht nur für Beschaffungsprozesse, sondern auch als Reporting Tool für die Analyse von Kostentreibern und Beständen.

Werkzeuge «just in time» an der Fertigungslinie

Industrialization Manager Manuel Rodríguez López lobt die Zusammenarbeit mit Mapal beim Toolmanagement: «Wir haben im Laufe unserer Kooperation gemeinsam tiefgreifende technologische Konzepte entwickelt, die weit über die reine Logistik hinausgehen. Neben den erreichten Kostensenkungen ist die Werkzeugeinstellung sehr wichtig für uns. Die Mitarbeiter von Mapal verfügen über sehr viel Know-how und sorgen dafür, dass wir an der Fertigungslinie im richtigen Moment die Werkzeuge haben, die wir brauchen.»

Für Mapal verantwortet David Castaño das Toolmanagement vor Ort. Daneben beschäftigt Mapal Werkzeugeinsteller, die ständig in Zafra tätig sind. Sie sorgen dafür, dass derzeit ein Dutzend verschiedener Bauteile reibungslos produziert wird.

Reiben: Standzeit verzehnfacht – von 100 auf 1000 Teile

Über das lokale Mapal Team können bei Bedarf neue Werkzeuglösungen in Aalen entwickelt werden. Das war zum Beispiel erforderlich, als in Zafra Optimierungsbedarf bei den Werkzeugen zur Bearbeitung der Bohrungen für Kurbelwelle und Nockenwelle aufkam. Mit der «HPR400»-Reibahle wurde ein neues Bearbeitungskonzept von Mapal in Einsatz gebracht. Deren Vorteile überzeugen laut David Castaño: «Die Standzeit des zuvor benutzten Werkzeugs lag bei 350 Teilen, wobei jeweils nach 100 Teilen neu eingestellt werden musste. Mit der ‹HPR400› erreichen wir eine Standzeit von 1000 Bauteilen ohne Einstellung. Die erreichte Bearbeitungsqualität ist sehr gut.»

Neben dem laufenden Toolmanagement nimmt Mapal mehrmals jährlich Tests auf verschiedenen Produktionslinien vor. Neben möglichen Kostenreduktionen geht es dabei auch um qualitative Probleme in der Produktion und um taktzeitrelevante Themen. «Um effektiv zu sein, muss man gut planen und Prioritäten für Aktionen setzen», schildert López seine Prioritäten. «Zusammen mit Mapal bekommen wir das sehr gut hin.»

(böh)

(ID:50706703)