Werkstückspanntechnik: Ausgestattet mit der Mentalität zum Wandel Mit automatisierter Spanntechnik flexibel fertigen

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Schunk Intec AG Spann- & Greiftechnik

Knoepfel AG

Fastems Sales Agent: Gennaro Teta (omnino technology)

FN NIEDERHAUSER AG

Mikron Switzerland AG, Division Tool

Der Werkplatz Schweiz gilt gemeinhin als hochpreisig. Auch im Vergleich zu Deutschland. So setzt es ein Achtungszeichen, wenn manch Schweizer Zerspaner in den letzten Jahren speziell im süddeutschen Raum wettbewerbsfähig auftritt. Bei der Firma Knoepfel AG im appenzellischen Walzenhausen ist das auch auf weitreichende Automatisierungsbemühungen zurückzuführen, die mit Werkstückspanntechnik von Schunk umgesetzt werden.

«Mit unseren Leistungen sind wir sehr stark in der Schweiz vertreten. Das ist klar», betont CEO Thomas Dietsche. «Hinzu kommen allerdings auch Aufträge aus Rumänien, Tschechien oder der Slowakei. Dass der süddeutsche Raum seit vier, fünf Jahren für uns immer wichtiger wird, hat vor allem mit deutschen Gepflogenheiten zu tun: Weil wir in der Schweiz in den letzten Jahren viel moderatere Lohnrunden hatten und uns keinen so grossen bürokratischen Wasserkopf leisten, sind wir mittlerweile auf dem gleichen Niveau angelangt. Zudem sind wir in der Schweiz sehr wirtschaftsliberal unterwegs. Als Knoepfel spielt uns das in die Karten.»

Das Blatt ausgebreitet

Spezialisiert ist der Lohnfertiger, der seinen Sitz nahe der Grenze am Bodensee hat, auf die Herstellung grösserer, komplexer, hochpräziser Bauteile. Die Trümpfe im 5-Achs-Bereich sind Bearbeitungsgrössen bis 1000 x 1000 x 1000 mm, langkubisch reichen sie bis 3000 x 1000 x 1000 mm. Rotationssymmetrische Teile werden bis Durchmesser 800 mm und 2000 mm Länge hergestellt. Für dieses Spektrum hält Knoepfel neben dem Drehen und Fräsen das Schleifen, Läppen, Honen bis hin zur Laserbeschriftung und dem taktilen Messen im Haus vor.

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Bearbeiten gehärteter Materialien bis 64HRC

Zunehmend setzt der Lohnfertiger auch auf Multitaskingsysteme, etwa eine «DMU 100 FDS duoBLOCK», die für das Drehen, Fräsen und Schleifen ausgelegt ist. Zerspant wird ein breites Spektrum metallischer und nicht metallischer Werkstoffe, zu dem auch gehärtete Materialien bis 64 HRC gehören.

Als reiner Lohnfertiger ist Knoepfel darauf bedacht, sich breit im Markt aufzustellen, um einseitige Abhängigkeiten zu vermeiden. «Daher ist nicht nur der Maschinenbau ein wichtiger Abnehmer», berichtet Thomas Dietsche, «auch die Wehrtechnik, Luftfahrt und der Energiesektor gehören zu unseren massgeblichen Branchen. Ausserdem sind wir in der Medizintechnik sowie in Mobilitätsanwendungen für Schienenfahrzeuge und Lkws unterwegs.»

Kamen die Aufträge noch bis vor wenigen Jahren zu 70 Prozent aus dem Maschinenbau, hat sich das inzwischen verschoben. Zwar entfallen weiterhin etwa 50 Prozent auf diesen Bereich, mittlerweile macht jedoch Defence 35 bis 40 Prozent aus und 10 bis 15 Prozent gehen in die Luftfahrt, Mobilität sowie den Energiebereich.

Die Asse der Fertigung

«Wir versuchen, immer alles aus einer Hand anzubieten», sagt Thomas Dietsche nicht überraschend. Wenn es der Kunde wünscht, kann dies mit der Beratung beginnen, zum Beispiel die Optimierung von Materialien und Toleranzen. Umfassen kann dies aber auch grundsätzliche Aspekte wie die Herstellbarkeit, Funktionalität und Wirtschaftlichkeit.

Vormontieren von Baugruppen

«Für einen Kunden haben wir zum Beispiel einen Gelenkhebel konstruktiv angepasst, der bis dahin ein Schmiedeteil war. Nun wird er aus Gründen der Prozesssicherheit und Stabilität aus dem Vollen gefertigt», so der CEO.

«Unsere Kernleistung ist natürlich die Hochpräzisionsfertigung mit allen nachgelagerten Prozessen. Am Schluss wird das Teil dann sauber ausgemessen.» Gehört es zu einer Baugruppe, wird es auch zum Modul verbaut. «Gerade stellen wir fest, dass immer mehr Kunden aufwendige, komplexe Baugruppen vormontieren lassen, um so die Durchlaufzeit für ihre Endmontage zu straffen. Wir erhöhen in diesen Partnerschaften natürlich unsere Wertschöpfung.»

Werkzeugmaschinen zu 100 Prozent automatisiert

Um hierbei möglichst kontinuierlich effizienter zu werden, kauft Knoepfel aktuell keine Kernmaschine mehr, die nicht in irgendeiner Weise automatisiert ist. Sei es im Dreh- oder Fräsbereich. Thomas Dietsche: «Automatisierung ist ein wichtiger Ansatz in der Schweiz. Früher waren vor allem die Kosten für Mitarbeitende wichtig. Das sind sie zwar immer noch, aber seit die Automatisierung zum massgeblichen Faktor wurde, schwindet dieser Vorteil der Billiglohnländer. Zumal die Anlagen de facto das Gleiche kosten, wir aber sehr gut ausgebildete Fachkräfte haben. Seit 2021 haben wir begonnen, massiv in die Anlagenautomatisierung samt Software zu investieren, und somit hat sich unter unseren Mitarbeitenden auch eine neue Geisteshaltung entwickelt, eine Mentalität zum Wandel.»

Trümpfe der universellen Bearbeitung

Zu diesem Mentalitätswandel hat auch der Spannmittelspezialist Schunk beigetragen, der damals als Technologiepartner ins Haus kam. Unmittelbarer Anlass war eine Neuanschaffung, eine fünfachsige «Mikron MILL p 800 U S» mit «Cellro»-Automation, auf der seither Grauguss, Stahl und Aluminium zerspant werden.

Die Teilegrössen beginnen bei 100 x 100 x 100 mm und reichen bis 800 x 500 x 500 mm. Die universelle Handhabung dieser Teile war von vornherein der Anspruch bei der Automatisierung. Umgesetzt wurde das zugehörige Einzelteil- und Palettenhandling dann mit dem Kraftspannblock «KSP3 250 Tandem» von Schunk.

Heute pickt ein Roboter die Einzelteile, bringt sie in die Maschine, wo der Schraubstock über die Drehdurchführung gelöst beziehungsweise gespannt wird, und holt sie nach der Bearbeitung wieder ab.

Vorgehensweise des Handlings gibt das jeweilige Teil vor

Alternativ sind die Schraubstöcke auf Paletten montiert, die dann in die Beladestation gefahren werden. Gehandelt werden so Bauteile, die sich aufgrund von Grösse, Gewicht und/oder Aussenfläche nicht ohne Weiteres maschinell spannen lassen. Gelagert werden die Paletten und Teile maschinennah in zwei Regalen.

«Das alternative Spannen und Handhaben ermöglicht uns das universelle Bearbeiten aller Teile», wiederholt Michael Rutz, Leiter Produktion & Fertigung, den Hauptpunkt. «Welche Vorgehensweise dabei die beste ist, gibt das jeweilige Teil vor. Dabei gibt es immer welche, die sich nicht einfach per Schraubstock spannen lassen, zum Beispiel, wenn sie dünnwandig sind. Aber das Gros decken wir mit dem ‹KSP3› ab.» Den Kraftspannblock stellt Schunk grundsätzlich in pneumatischer, hydraulischer und mechanischer Ausführung zur Verfügung. Knoepfel hat sich für die pneumatische Variante entschieden, die nicht nur universell, sondern vor allem auch mit hoher Zuverlässigkeit eingesetzt wird.

«Diese Sicherheit war uns ganz wichtig, denn die Prozesse müssen in der automatisierten Anlage durchgängig laufen.» Etwaigen Problemen mit Spänen oder der Verschmutzung begegnet der «KSP3» mit seiner geschlossenen Ausführung. Auch die Wartung wird so positiv beeinflusst und das Auswaschen von Fett verhindert.

«Ein tolles Produkt»

Die «DMU 100» ist heute ein weiteres Zugpferd in der Fertigung von Knoepfel. «Wir können mit dieser Maschine nicht nur fräsen, sondern auch bis zu einem Meter karusselldrehen sowie schleifen», erzählt Michael Rutz.

«Entsprechend universell müssen die Spannmittel sein. Denn von vorherein war der Anspruch, möglichst viele Teile mit allen Technologien, aber einem Spannmittel zu bearbeiten.» Dass dies funktioniert, zeigt ein Impeller für den Energiebereich, ein Graugussteil, das früher extern zum Drehen gegeben und dann intern gefräst worden war. Michael Rutz: «Heute machen wir mit dem ‹ROTA-ML flex 2+2 1000 M2› alles selbst.»

Hochflexibles Spannfutter

Während Knoepfel bei solchen Kombinationsbearbeitungen zum Teil auch mit Schraubstöcken spannt, werden Drehoperationen ausschliesslich mit dem 4-Backen-Ausgleichsfutter von Schunk ausgeführt. Grundsätzlich jedoch ist das «ROTA-ML flex» für alle Spannaufgaben auf Dreh- und Fräsmaschinen ausgelegt. Das Teilespektrum reicht hier bei Knoepfel bis zu Durchmessern von 800 mm und Höhen von 500 mm.

«Dabei lässt sich alles, ob vier-, sechs- oder achteckiges Teil, mit dem Futter spannen. Sei es rundum mit vier Backen oder auch mit ungleicher Spannung», erzählt Michael Rutz. Möglich werde das Fixieren jeglicher Werkstückgeometrien über die zentrisch ausgleichende Bauteilspannung. Dabei sei das Handspannfutter im Vergleich zur Vorgängerversion nicht nur leichter geworden, es gebe aufgrund der schlankeren Bauart auch günstigere Bearbeitungswege, so Kewin Wermuth, technischer Vertriebsmitarbeiter Spanntechnik bei Schunk Schweiz. «Die Handhabung ist leicht verständlich, sodass man eigentlich nichts falsch machen kann. Es gibt zum Beispiel einen Anzeigestift, an dem man sieht, wann gespannt ist.» So kommt Thomas Dietsche auch nicht ganz überraschend zu der Einschätzung: «Ein tolles Produkt.»

Noch ein Trumpf

Die Universalität, Flexibilität und Prozesssicherheit, die der Lohnfertiger bei seinen Fertigungsmitteln braucht, sind seitens der Werkstückspanntechnik also abgesichert. Handlungsbedarf, neue Spannmittel auf die Maschinen zu nehmen, gibt es derzeit nicht. Einzig gewisse Engpässe sind zu handeln, etwa, wenn die Zahl der zu fertigenden Impeller steigt.

«Wir nutzen das Futter ja auch für andere Anwendungen. Zumal sich ja sehr unterschiedliche Grössen bearbeiten lassen», schildert Michael Rutz. «Eingesetzt wird das Ausgleichsfutter daher, wenn es keine anderen Möglichkeiten zum Spannen gibt. Stehen Alternativen zur Verfügung, greifen wir auf diese zurück.»

Gemeinsam mit Spanntechnik-Spezialisten evaluiert

Bei neuen Spannaufgaben, für die noch keine Erfahrungen vorliegen, nutzt Knoepfel gern auch die Expertise und Lieferfähigkeit von Schunk. «Beim Impeller zum Beispiel brauchten wir besonders hohe Backen. Nach Rücksprache mit Kewin Wermuth hat er uns prompt Sonderbacken geliefert. Bei solchen Projekten muss die Lieferfrist stimmen. Denn die ist entscheidend, ob wir den Auftrag bekommen.»

Dass ein solcher Auftrag aus einem breiten Kundenkreis stammen kann, ist bereits erwähnt. Erhält Knoepfel den Zuschlag, geht er ins St. Galler Rheintal, das zu Europas Top 10 der Wirtschaftsstandorte zählt. Mit Hightech-Firmen, die ihre Lieferanten und Dienstleister vor der Haustür haben. Ein weiteres Plus für hier ansässige Schweizer Zerspaner.

(böh)

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