Neher-Dia GmbH & Co. KG: PKD-Werkzeuge steigern Produktivität

>> Werkzeuge mit Schneiden aus polykristallinem Diamant überzeugen durch hohe Schnittwerte und lange Standzeiten. Zudem lassen sich mit einem einzigen Werkzeug vielfältige Bohr-, Reib- und Fräsbearbeitungen erledigen, was Werkzeugwechsel spart und die Taktzeiten verringert. Wenn noch dazu Anwender und Werkzeuglieferant partnerschaftlich zusammenarbeiten – wie es bei ZF Friedrichshafen und Neher-Dia der Fall ist – lässt sich auch die Zeit vom Prototyp bis zur Serie enorm verkürzen.

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Neher DIA GmbH & Co. KG

Ein stilisierter Diamant ist das Markenzeichen der Neher-Dia GmbH & Co. KG im oberschwäbischen Ostrach-Einhart – aus gutem Grund: Denn das 1990 gegründete Unternehmen produziert zu 95 Prozent PKD-Werkzeuge. Diese sind durch ihre Härte und ihren hohen Abrasionswiderstand besonders zum Zerspanen von Leichtbauwerkstoffen wie Aluminium, Magnesium und faserverstärkten Kunststoffen geeignet.

Bemerkenswerte Schnittwerte und Standzeiten

Hier erreichen sie Schnittwerte und Standzeiten, die mit kaum einem anderen Schneidstoff realisierbar sind. Gerd Neher, Geschäftsführer des gleichnamigen Präzisionswerkzeugherstellers, ist Spezialist für solche hochwertige Diamantwerkzeuge, mit denen sich sein Unternehmen seit über 20 Jahren beschäftigt. Er konkretisiert: «Unser besonderes Know-how liegt bei individuellen Sonderwerkzeugen aus PKD, die wir in intensiver Zusammenarbeit mit unseren Kunden entwickeln. Wir produzieren zum Beispiel Stufenreibahlen, Profilfräser, Aufbohr-, Kombi- und andere Werkzeuge, mit denen unsere Kunden bestimmte Fertigungsprozesse optimieren.»

ZF Friedrichshafen: innovative Fertigungstechnik

Die Prozessoptimierung bei der Entwicklung und Herstellung von Getriebegehäusen hat Neher-Dia mit dem Kunden ZF Friedrichshafen zusammengeführt. Denn die Produkte des in der Antriebs- und Fahrwerktechnik führenden Zulieferkonzerns unterliegen hohen Anforderungen: Sie sollen für weniger Kraftstoffverbrauch sorgen, zugleich aber zu höherer Fahrdynamik sowie zu mehr Sicherheit für Autofahrer und Insassen beitragen. Ausserdem müssen sich die Gehäuse wirtschaftlich herstellen lassen, was wiederum eine fortschrittliche Fertigungstechnik voraussetzt.

Die positiven Schneideigenschaften von PKD-Werkzeugen machten die Verantwortlichen der ZF-Getriebegehäusebearbeitung schon vor vielen Jahren hellhörig. Sie luden diverse Werkzeughersteller nach Friedrichshafen ein und führten verschiedene Probebearbeitungen durch. Allerdings waren die Erfolge zunächst so spärlich, wie das vorhandene Know-how zur neuen Technik.

Ausschliesslich PKD-Werkzeuge

Das änderte sich, als der Werkzeughersteller Neher vor rund zehn Jahren seine Dienste anbot. Das Unternehmen war ausschliesslich auf PKD-Werkzeuge spezialisiert und konnte bereits einige Jahre Erfahrung vorweisen. Harald Brungs, damals für die Arbeitsvorbereitung zuständig und heute Leiter der Fertigung Bus und Technologie bei ZF Friedrichshafen, erinnert sich: «Schon die ersten von Neher gelieferten Werkzeuge haben uns hinsichtlich Qualität und Leistungsfähigkeit überzeugt.» Dieser Eindruck hat sich über die Jahre bestätigt und gefestigt. So zählt Neher schon seit Jahren zu den strategischen Lieferanten des Automobilzulieferers – wozu unter anderem die sehr hohe Liefertreue von dokumentierten 99 Prozent beiträgt.

Ein PKD-Werkzeug ersetzt mehrere Werkzeuge

Die Einsparungen, die ZF mit PKD-Werkzeugen erzielt, sind verschiedener Art. In erster Linie können mit einem PKD-Werkzeug mehrere andere ersetzt werden. Harald Brungs erklärt: «An den Getriebegehäusen haben wir verschiedene Merkmale, die konventionell mit drei bis fünf Werkzeugen bearbeitet werden.

Beim Einsatz von PKD-Sonderwerkzeugen genügt oft ein einziges. Erst kürzlich konnten wir wieder mit einem PKD-Werkzeug vier herkömmliche Bohr- und Fräswerkzeuge ersetzen, damit drei Werkzeugwechsel einsparen und so die Taktzeiten deutlich verkürzen. Das Monoblock-Werkzeug trägt ausserdem dazu bei, dass die Bohrungspassungen jetzt perfekt konzentrisch sind.»

Wichtigste Vorgabe ist die Masshaltigkeit

Die wichtigste Vorgabe für die Bearbeitung ist die Masshaltigkeit. Diesbezüglich erfordern PKD-Werkzeuge grosses Know-how. Denn um beispielsweise eine exakte Kolbenbohrung zu produzieren, muss der Werkzeughersteller Spannung, KSS, Material etc. den Maschinengegebenheiten anpassen. «Dies braucht Fingerspitzengefühl und viel Erfahrung», weiss Harald Brungs. «Bei der Firma Neher ist beides vorhanden. Da bekommen wir von Anfang Werkzeuge, die masshaltige, exakte Ergebnisse liefern. Das ist nicht selbstverständlich. Wir haben bei anderen Lieferanten bis zur Massgenauigkeit schon Korrekturen benötigt, die ein bis zwei Wochen dauerten.»

Harald Brungs und seine Mitarbeiter loben neben der Präzision der PKD-Werkzeuge auch ihre Standzeiten: «Wir haben PKD-Werkzeuge, die monatelang im Einsatz sind, ohne dass die Masse aus der Toleranz weichen.» Solch erfreuliche Ergebnisse sind zum einen auf den Werkstoff PKD zurückzuführen. Zum anderen spielen die Schneidgeometrie und andere herstellerspezifische Faktoren eine wichtige Rolle.

Der Erfolg von PKD liegt im Detail

Ein paar Details, warum seine PKD-Werkzeuge so erfolgreich sind, verrät Gerd Neher: «Bei der Konstruktion eines solchen Werkzeugs muss man sehr sorgfältig vorgehen und zum Beispiel auch das zu bearbeitende Material beachten.» Ein Getriebegehäuse ist meist aus Aluminium-Guss, ein Werkstoff, bei dem der Siliziumanteil eine grosse Rolle spielt.

Enthält die Legierung nur geringe Siliziumanteile, brechen die Späne schlechter. Bei geschmiedetem oder gezogenem Aluminium ist das Material aufgrund seiner Eigenschaften eher zäh. Die Folge sind lange Späne, die mittels Spanleitstufen gebrochen werden müssen. Für Neher bedeutet das, eine entsprechende Spanleitstufe ins PKD einzubringen, durch die der Span früh bricht. Zudem muss der Kühlkanal so ausgerichtet sein, dass der Kühlschmierstoff die Späne aus der Bohrung spült.

Wichtig ist auch das Auswuchten der Werkzeuge, wie Gerd Neher verrät: «Bei uns wird jedes Werkzeug gewuchtet, um optimalen Rundlauf zu gewährleisten. Der wirkt sich auf die Masshaltigkeit, die Oberflächengüte und auf die Standzeit von Werkzeug und Spindel aus.»

Simultaneous Engineering mit den Lieferanten

Zu Harald Brungs‘ Zuständigkeitsbereich gehört auch ein sogenanntes «Protofield», in dem Gehäuseprototypen für LKW-Getriebe entwickelt werden.

Dessen Aufgabe ist es, ein möglichst perfektes technisches Produkt zu entwickeln und die Zeit bis zur Serienreife so kurz wie möglich zu halten. Bei ZF Friedrichshafen wird dazu Simultaneous Engineering praktiziert. Darunter versteht man, sämtliche mit der Produktentstehung gekoppelten Prozesse nach Möglichkeit parallel ablaufen zu lassen. Im konkreten Fall heisst das, dass die Konstruktion und Entwicklung bereits vom ersten Datenmodell an eng mit der Arbeitsvorbereitung zusammenarbeiten und die notwendigen Zerspanprozesse berücksichtigen. Auch die Firma Neher ist als Werkzeuglieferant bereits in dieser Phase eingebunden.

Für Harald Brungs ist die frühe Beratung durch Neher – bezüglich der optimalen Auslegung der PKD-Werkzeuge – ein wichtiger Faktor: «Durch die Fachkompetenz von Herrn Neher beziehungsweise seinem für uns zuständigen Technologen Hartmut Fischer ist es uns möglich, innerhalb von zwei bis drei Wochen komplette Prototypsätze herzustellen. Das ist ein absoluter Benchmark, den wir nur mit einem kompetenten und flexiblen Partner wie der Firma Neher schaffen.»

Flexibilität und Know-how erforderlich

Simultaneous Engineering erfordert ein Höchstmass an Flexibilität und Know-how. Denn je perfekter die erste Lösung passt und je kürzer Änderungsschleifen ausfallen – zum Beispiel für Korrekturen am Werkzeug –, desto schneller geht das Produkt in die Serie.

Da der Dialog mit seinem Kunden schon in der extrem frühen Phase am Datenmodell beginnt, kann Neher die benötigten Grundmaterialien rechtzeitig vorhalten. Fällt die Entscheidung für eine Prototypentwicklung, stehen die ersten Werkzeuge innerhalb von zwei, drei Tagen zur Verfügung, und ZF kann mit der Prototypfertigung beginnen.

Änderungen innerhalb eines Tages erledigt

Werden Änderungen am Prototyp und den jeweiligen Werkzeugen notwendig, zeigt das Spezialisten-Team besondere Stärke: «Die Flexibilität ist eines unserer Alleinstellungsmerkmale. Gerade bei der Prototypenfertigung, wo der Zeitfaktor enorm wichtig ist, geniessen die Änderungen bei uns höchste Priorität und werden meist innerhalb eines Tages erledigt.»

Der Erfolg dieser intensiven Kooperation ist nur schwer zu messen. Doch der Zeitvorsprung zahlt sich aus. Während es früher bis zu acht Wochen gedauert hat, bis die ersten Prototypen gefertigt werden konnten, sind heute maximal zwei bis drei Wochen notwendig. Das heisst, ZF kann in der gesparten Zeit bereits Optimierungsschleifen fahren und erhält viel früher einen stabilen Prozess.

Qualität wirbt für sich selbst

Die gute Partnerschaft zwischen ZF Friedrichshafen und dem PKD-Spezialisten zieht sich von der Prototypenfertigung bis zur Serie. So ist auch der Nachschleifservice laut Harald Brungs kaum zu toppen. Neher holt die verschlissenen Werkzeuge ab und bringt sie nach spätestens zwei Tagen perfekt instandgesetzt wieder zurück. <<

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