Automatisierung von Werkzeugmaschinen in der Lohnfertigung Nachts in der Werkstatt

Redakteur: Silvano Böni

Heute nicht wissen, was man morgen herstellen soll – für Lohnfertiger ist das der Normalzustand. Sie müssen stets in der Lage sein, Aufträge flexibel und rasch zu realisieren. Das Unternehmen Stabro geht mit dieser Situation konstruktiv um und investiert in automatisierte Ausrüstung.

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Faton Halitjaha vor der Spinner U-620, die von einer Sinumerik 840D sl gesteuert wird.
Faton Halitjaha vor der Spinner U-620, die von einer Sinumerik 840D sl gesteuert wird.
(Bild: Hans Peter Küng)

Die Stabro Maschinenbau AG produziert im Gegensatz zu vielen anderen Lohnfertigern auch Grossserien, die für eine gewisse Grundauslastung sorgen. In der Vergangenheit wurden diese Aufträge tagsüber erledigt – und haben permanent einen Mitarbeiter gebunden. Für Geschäftsleiter Marcel Dietsche und Betriebsleiter Faton Halitjaha war das ein Anstoss, über Alternativen nachzudenken: «Es stand im Raum, solche Aufträge automatisiert zu produzieren, über Nacht. Nach und nach hat sich diese Idee dann in gemeinsamen Gesprächen mit unserem Maschinenlieferanten in eine konkrete, automatisierte Maschine verwandelt.» Die Spinner U-620 mit Roboter-Beladeeinheit wurde von der Spinner AG geliefert und ist bei Stabro seit Anfang 2014 in Betrieb. Zwar ist für die Serienteile keine 5-Achs-Maschine notwendig, aber der Lohnfertiger ist damit wesentlich flexibler als zuvor. Die automatisierte Maschine läuft rund 20 Stunden pro Tag und verschafft dem Unternehmen einen Kapazitätsgewinn: «Wir können nachts mit dem Roboter Serien laufen lassen und tagsüber vom einfachen Einzelteil bis zum komplizierten 5-Achs-Werkstück alles fertigen – ganz nach Bedarf», begründet Dietsche diesen sehr ambitionierten Maschinenkauf.

Hohe Teilevarianz

Einer der Aufträge des Tages lautet, ein Türprofil für die Jungfraubahn zu fertigen, eine Zahnradbahn. Die Teile aus Stahl sollen innen zum Teil hohl sein, um Gewicht einzusparen. Faton Halitjaha erstellt gerade nach der Zeichnung des Auftraggebers eines der Teileprogramme an der Bedienoberfläche der Sinumerik 840D sl. Für die nächsten Tage steht eine Prototypenserie eines Roboterarms für die F&P Robotics AG an. Das bedeutet, eine ganze Vielzahl von Kleinserien unterschiedlich komplexer Alu­miniumwerkstücke zu programmieren und zu fertigen.

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Die Variantenvielfalt und die Komplexität der bei Stabro produzierten Teile hat mit der modernen Ausrüstung deutlich zugenommen: «Wir erledigen zwischenzeitlich Aufträge, an die wir uns früher nicht herangetraut hätten», erklärt Dietsche. Früher – das ist noch gar nicht so lange her: Er hat das Unternehmen im Jahr 2009 gemeinsam mit seinem Kollegen Halitjaha von den Brüdern Brotbeck, den Unternehmensgründern, übernommen. Trotz der Krisenstimmung, die just zum Zeitpunkt der Übernahme in der Industrie herrschte, haben es die beiden geschafft, seither kontinuierlich die Ausrüstung zu modernisieren: Neben dem 5-Achs-Fräszentrum stehen in der Halle noch zwei neue 3-Achs-Fräszentren des Typs Spinner MVC1000, die ebenfalls von der Spinner AG stammen. «Sie sind alle drei mit Siemens-CNCs ausgestattet, da einfache, schnelle Programmiermöglichkeiten wichtig waren und diese Steuerung zudem in der Lage ist, Automatisierungsmöglichkeiten herstellerunabhängig zu unterstützen», erklärt Guido Egger, Geschäftsführer der Spinner AG, die Ausstattung der Maschinen.

Zügiges Programmieren bringt Zeitersparnis

Für das Türenprofil der Jungfraubahn ist auch eine offene Nut mit grosser Schnitttiefe zu programmieren. Halitjaha erledigt das an der CNC-Bedienoberfläche Sinumerik Operate mit der integrierten Arbeitsschritt-Programmierung ShopMill und dem entsprechenden Zyklus für das Trochoidal- respektive Wirbelfräsen. Durch die spezielle Fräsbahnführung mit geringer radialer Zustellung ist dabei immer die gesamte Schneidenlänge im Einsatz, sodass er damit Maschine und Werkzeug schont, aber gleichzeitig ein wesentlich höheres Spanvolumen erreicht als beim konventionellen Nutenfräsen. Während er das Programm startet und kurz beobachtet, wie der Fräser seine Arbeit verrichtet, ist der Betriebsleiter wieder einmal froh, dass er sich 2011 vor dem Kauf der ersten Neumaschine von Guido Egger hatte überzeugen lassen, verschiedene Steuerungen anzusehen. Ohne diesen Test hätte er heute andere CNCs. Aber nachdem er live erlebt hatte, wie einfach sich die Sinumerik bedienen und programmieren lässt, entschied er sich dafür und hat es seither nicht eine Minute lang bereut.

Einzelteile werden bei Stabro anhand der Zeichnung direkt an der Maschine mithilfe von ShopMill programmiert und gefertigt. «Bei den vielen Programmen, die wir täglich erstellen, sparen wir viel Zeit, wenn wir mit einer Steuerung arbeiten, die das beschleunigt», erklärt Dietsche. Seit Jahresbeginn 2015 verfügt das Unternehmen zwar zusätzlich über ein neues CAM-System, das schrittweise eingeführt wird und immer breiter zum Einsatz kommen soll. Dennoch ist man bei Stabro von ShopMill überzeugt, weil es viele anwendungsorientierte Zyklen zur Verfügung stellt. Die «Animated Elements» veranschaulichen und vereinfachen die Parametrierung von Zyklen. Dietsche erklärt: «Wir müssen besonders effektiv und schnell arbeiten, denn wir stehen unter einem ganz enormen Preisdruck. Dem sind zwar alle ausgesetzt, aber am Standort Schweiz gilt das angesichts des verhältnismässig hohen Lohnniveaus und der Währungssituation seit Anfang 2015 umso mehr.» Alle fünf Mitarbeiter von Stabro beherrschen die komplette Ausrüstung; sie programmieren, richten ein – und kümmern sich dann um anderes. Die Zeiten, in denen 20 Prozent der Arbeitszeit für die Bedienung der Maschine verwendet wurden und 80 Prozent, um danebenzustehen und zuzuschauen, wie sie läuft, sind lange vorbei.

Einfache Werkzeugüberwachung

Halitjaha startet ein weiteres Teileprogramm, die Maschine legt los. Er nutzt die Zeit, um das Magazin mit den fertigen Teilen der vergangenen Nacht zu leeren und Rohlinge für die nächste Nacht nachzufüllen. Bevor er die Maschine am Abend wieder auf mannlose, automatische Fertigung umstellt, darf er überdies nicht vergessen, eines der 15 Werkzeuge zu ersetzen, das für die Serienproduktion zum Einsatz kommt. Denn es ist verschlissen und würde die Produktion der nächsten Nacht nicht mehr heil überstehen.

Während der automatischen Fertigung erfolgt die Kontrolle des Werkzeugbetriebs per Software über die Steuerung. Die Sinumerik 840D sl stellt dabei eine Funktion zur Verfügung, die das aktuelle, normierte Drehmoment der Achs- und Spindelmotoren erfasst und überwacht. Zwar ist bei kleineren Serien eine sinnvolle Definition der Verschleissgrenzen oft nicht möglich, sodass sich die Überwachung auf Bruch beschränkt. Diese günstige Vorgehensweise funktioniert aber bei Grossserien nach einer gewissen Lernkurve sehr gut, weil sie dann schon Abweichungen erkennt, die bei einem verschlissenen Werkzeug auftreten.

Fazit

Kapazität vergrössern, flexibler sein, schneller programmieren, anspruchsvolle Teile fertigen können – die Liste der Argumente, die bei Stabro zum Kauf der automatisierten Maschine geführt haben, ist lang. Guido Egger hatte diese Liste vor Augen, als er die Spinner U-620 gemeinsam mit Stabro und Spinner Automation so konzipiert und konfektioniert hat, wie sie nun in Altnau steht. Er hat Einblick in viele Betriebe und resümiert: «Vom 5-Achs-Einzelteil bis zur vollautomatischen Serienproduktion – ich kenne kaum einen Lohnfertiger, der so ein breites Spektrum bedienen kann.»

Mittlerweile arbeiten Dietsche und Halitjaha schon das sechste Jahr zusammen. Der Erfolg gibt ihrer Strategie Recht, offensiv mit den Marktbedingungen umzugehen und sich nicht auf Äusserlichkeiten zu konzentrieren, sondern darauf, ihre Aufgaben intelligent und möglichst wirtschaftlich zu erledigen. Was die Ausrüstung betrifft, ist ihre Wunschliste zwar immer noch lang. Aber beide wissen, dass in einem Unternehmen dieser Grösse jede Anschaffung ein Spagat ist, ein Kompromiss zwischen dem, was tatsächlich erforderlich ist, und dem, was man gern hätte. Deshalb ist es auch kein Wunder, dass in der Werkhalle eine 5-Achs-Maschine steht und Dietsche gleichzeitig sagt: «Ich hätte schon gern schönere Büros.» Er ergänzt: «Von meinem Schreibtisch aus kann ich aber in die Werkstatt sehen. Wenn die grünen Lichter an den Maschinen leuchten, weiss ich, dass alles in Ordnung ist.» SMM

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