Vischer & Bolli entwickelt kompletten Fertigungsprozess inklusive Werkzeugbeschaffung Perfekte Kooperation inklusive CAM-Programmierung

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Im Frühjahr 2023 musste es bei der Hahn AG ganz besonders schnell gehen. Das Unternehmen investierte für einen neuen, längerfristigen Auftrag zur Fertigung anspruchsvoller Rostfrei-Komponenten in eine vollautomatisierte Bearbeitungszelle von GF Machining Solutions. Um das enge «Time to Market»-Fenster zu halten, wurde Vischer & Bolli als Partner engagiert, um die komplette CAM-Programmierung inklusive des Werkzeugmanagements als externer Technologiepartner zu organisieren – Werkzeugspannsysteme inklusive. Wie diese Kooperation im Detail verlief, lesen Sie im folgenden Bericht.

Mit sieben Mitarbeitern muss die Hahn AG dreizehn Werkzeugmaschinen unter Span halten. Eine Aufgabe, die vollen Einsatz erfordert. Wenn dann ein Auftrag reinkommt, der mit den aktuell vorhandenen Fertigungsmitteln nicht realisiert werden kann, muss investiert und organisiert werden. Doch der Reihe nach.

Marcial Hahn (Geschäftsführer, Hahn AG): «Anfang 2023 haben wir einen umfangreichen Auftrag zur Fertigung mehrerer (gesamthaft 18 ähnliche Bauteile in wiederkehrenden Kleinserien) unterschiedlicher, aber ähnlicher Komponenten aus hochlegiertem Chrom-Nickel-Stahl (1.4404, X2CrNiMo17-12-2) in Aussicht gestellt bekommen. Aufgrund unserer generell hohen Auslastung mussten wir für diesen Auftrag in eine vollautomatisierte Fertigungszelle mit Werkstückhandling investieren.»

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Im Rahmen des neuen Auftrags kamen jetzt folgende Aspekte zusammen:

• Eine neue Maschinenlösung, die in die laufende Produktion integriert werden musste.

• Parallel mussten die neuen Komponenten programmiert werden, ohne dass die Produktionsprozesse der bestehenden Aufträge beeinträchtigt werden.

Extrem schnell: Eine moderne Occasions­maschine mit Automatisierung

M. Hahn: «Es war eine Herausforderung, nach der Auftragsvergabe in dem verbliebenen schmalen Zeitfenster eine fertigungstechnische Lösung zu realisieren. Ein glücklicher Zufall war, dass wir eine relativ neue Occasionsmaschine Mikron Mill 700 von GF Machining Solutions mit Cellro-Automation für das Teilehandling kurzfristig beziehen konnten. Eine Neuinvestition hätte zu viel Zeit in Anspruch genommen. Dass die Maschine für diesen Auftrag perfekt ausgelegt war, war unseren Vorgesprächen mit GF geschuldet. Als wir die GF-Spezialisten für eine passende und verfügbare Maschinenlösung für das Teilespektrum angefragt haben, hatten sie uns bereits auf dem Radar: Eine Fräsmaschine, die nur noch mit einem Cellro-Handling- und Automationssystem verquickt werden musste. Obwohl sehr arbeitsintensiv, verlief der Prozess reibungslos. Jetzt fehlten uns aber die Kapazitäten, um die Komponenten zu programmieren und das Werkzeugportfolio für den neuen Auftrag und das zu fertigende Teilespektrum zusammenzustellen. Diese Thematik diskutierten wir gemeinsam mit André Braun (Technischer Verkaufsberater, Vischer & Bolli), mit dem ich seit Langem in engem Kontakt bin, wenn es um zerspanungstechnische Prozesse geht.»

André Braun: «Seitens der Werkzeugsituation haben wir hervorragende, sehr vielfältige Möglichkeiten, da wir ein breites Spektrum verschiedener Hersteller von Hochleistungswerkzeugen im Portfolio haben. Sowohl die OSG- als auch die M.A.-​Ford-Werkzeuge (Bohren/Fräsen) verfügen über eine hervorragende Performance und bringen ausgezeich­nete Standzeiten beim Bearbeiten rost­freier Materialien. Verbunden mit dem Powrgrip-Spannsystem von Regofix können wir auf die Bauteile zugeschnittene Fertigungslösungen anbieten.»

Fabian Wettstein (COO, Vischer & Bolli): «Wir haben uns in den letzten Jahren breiter aufgestellt und bieten externe Anwendungstechnik inklusive CAM-Programmierung als Dienstleistung an. Nicht zuletzt aus dem Grund, weil viele unserer Kunden Zulieferunternehmen sind, die genau solche Kapazitätsengpässe haben bei Gewinnung von Neuaufträgen. Hier versuchen wir, sehr flexibel und zeitnah zu unterstützen.»

CAM-Programmierung und Werkzeugauswahl externalisiert

Prisco Schönbächler (CAM/CNC-Programmierer, Hahn AG): «Parallel zur Maschinenintegration mussten wir die CAM-Programme für den neuen Auftrag respektive die neuen Bauteile erstellen, inklusive der kompletten Werkzeug- und Spannmittelauswahl. Im Bereich der CAM-Programmierung fehlten uns die Kapazitäten.»

M. Hahn: «Aus diesem Grund haben wir gemeinsam mit Vischer & Bolli eine Situationsanalyse gemacht, welche Aufgabenbereiche wir bei diesem Projekt externalisieren können. Vischer & Bolli hat uns angeboten, die komplette CAM-Programmierung – in enger Absprache mit Prisco Schönbächler – inklusive Werkzeugauswahl und Werkzeug-Spannmittel für die 18 Teile zu programmieren.»

Überblick über die Bearbeitungssituation verschaffen

Tobias Bachmann (Anwendungstechniker, Vischer & Bolli AG): «Ich habe in diesem Fall den operativen Teil übernommen. Entscheidend ist, dass wir die Programme auf demselben CAM-System Mastercam programmieren.

Wir hatten gleich zu Beginn einen relativ engen Austausch. Gemeinsam mit Prisco Schönbächler diskutierten wir, welche Kriterien von besonderer Bedeutung sind. Wir analysierten das Bauteilspektrum und besprachen zu Beginn mögliche Fertigungsstrategien und Aspekte, die wirklich entscheidend waren. Ich musste mir darüber hinaus einen Überblick über die Werkzeugmaschine, deren Bearbeitungsraum wie auch die Aufspannung machen, um die Randbedingungen für die CAM-Programmierung zu definieren. Direkt verknüpft mit der CAM-Programmierung gehört auch die Auswahl der Werkzeuge und Spannmittel dazu. Es war von Vorteil, dass es sozusagen ein Projekt auf der ‹grünen Wiese› war, das heisst, wir konnten modernste Werkzeug- und Spanntechnik integrieren.»

CAM-Evaluation erstmalig als Auftrag extern vergeben

CAM-Spezialist Tobias Bachmann legte los, programmierte die ersten Bauteile und sendete die ersten CAM-Programme an Prisco Schönbächler zum Prüfen.

M. Hahn: «In dieser Form haben wir die CAM-Programmierung inklusive der kompletten Werkzeug­evaluation erstmalig nach aussen gegeben. Nachdem Vischer & Bolli die Step-Dateien (CAD) der Bauteile erhalten hatte, bekamen wir nach zwei Wochen die ersten CAM-Programme sowie die Dokumentation der Werkzeuglisten und deren Baugruppen.»

«Super Unterstützung seitens Vischer & Bolli»

P. Schönbächler: «Auch aus meiner Sicht war das eine super Unterstützung seitens Vischer & Bolli. Es ist ja nicht nur die CAM-Programmierung als solche: Es kommen, wie bereits gesagt, die gesamte Werkzeugauswahl und das Werkzeugmanagement hinzu.

Ich erhielt von Tobias eine komplett ausgearbeitete Fertigungsstrategie, die nur noch optimiert werden musste. Ich fand es schon erstaunlich, wie gut Vischer & Bolli das hinbekommen hat, obwohl sie die Maschine nicht im Haus hatten. Apropos Optimierung: Wenn man die Fertigungszelle direkt vor Ort hat, ergeben sich immer Möglichkeiten an Verbesserungen, die man direkt an der CNC-Steuerung beim Einfahren vornimmt. Nach dem Fertigen der ersten Prototypen erkennt man Schwachstellen im Ablauf, es gibt ggf. bessere Alternativ-Werkzeuge für die Bearbeitung usw.»

T. Bachmann: «Letztlich hat die Zusammenarbeit ausgezeichnet geklappt. Gleichwohl gibt es immer wieder bestimmte Vorlieben bei den jeweiligen CAM-Programmierern, der eine bevorzugt diese, der andere jene Frässtrategie. Da spielen unterschiedlichste Faktoren und Erfahrungen eine Rolle.»

CAM: 98 Prozent perfekt programmiert – mit wenig Änderungen

P. Schönbächler: «98 Prozent waren aus unserer Sicht optimal programmiert. Ein Beispiel möchte ich gerne erwähnen, wo ich den Bearbeitungsprozess angepasst habe: In einem Bereich musste schräg angebohrt werden. Vischer & Bolli hatte die Führungsbohrung mit einem Pilotbohrer Ø 8,03 mm vorgebohrt, um dann mit Ø 8,00 mm fertig zu bohren. Das ist eine übliche Vorgehensweise, schnell und prozesssicher, mit einem kleinen Nachteil: Der Übergang von der Vorbohrung zur Fertigbohrung war wegen der drei Hundertstel Durchmesser-Differenz deutlich erkennbar, was nicht optimal war. Also habe ich die Bohrung anstatt mit Pilotbohrer per Helix-Fräsen auf 8,01 mm vorgefräst und bin dann mit dem 8,00-mm-Bohrer rein. Beim Pilotbohren gibt es tatsächlich im Standard nur 8,03 mm. Das sind Nuancen. Das von Tobias gewählte Verfahren wäre allerdings schneller gewesen. Das zeigt aber, wie komplex und vielfältig Fertigungsstrategien sind.»

André Braun: «Welche Strategie man letztlich fährt, liegt an unterschiedlichsten Aspekten: die Erfahrung des CAM-Programmierers, die Maschinendynamik, das Werkzeugkontingent, die Spannbedingungen, die Stabilität der Aufspannung, die Standzeitbetrachtung der Werkzeuge, das Ziel möglichst geringer Prozesszeiten, die Oberflächen­güten usw.»

F. Wettstein: «Dass Prisco zu 98 Prozent unsere CAM-Programmierung übernommen hat, liegt sicher auch an der guten Zusammenarbeit zwischen Prisco und Tobias. Wir müssen die Ansprüche unserer Kunden verstehen. Nur dann sind solche guten Werte möglich.»

T. Bachmann: «Je nachdem, welche Faktoren wie gewichtet werden, kommt eine andere Fertigungsstrategie zum Tragen. Der Austausch mit Prisco erweiterte auch mein Technologiespektrum. Ich denke, wir haben uns gegenseitig hervorragend ergänzt.»

Herausforderung: Evaluation der Standzeiten

Eine der grössten Herausforderungen ist, die Standzeiten zu evaluieren. Das hängt von dermassen vielen Faktoren ab, dass sie zum Teil erst im Rahmen der eigentlichen Fertigung evaluiert werden können. Wenn eine Bohrung beispielsweise durch eine Querbohrung geht, dann hat das mit Sicherheit Einfluss auf die Standzeit. Hier spielt gerade auch bei rostfreien Materialien die Kaltverfestigung eine Rolle. Hinzu kommen Schwankungen bei der Herstellung des Materials; je nach Charge kann die Standzeit hoch- oder runtergehen.

M. Hahn: «Das Bearbeitungszentrum verfügt über eine Werkzeugbruchkontrolle, darüber hinaus misst es die Drehmomente während des Bearbeitungsprozesses. Diese Daten geben Hinweise auf den Werkzeugverschleiss. Letzten Endes arbeiten wir mit den Werten, die der Hersteller angibt, gepaart mit unseren Erfahrungswerten. Und dann tasten wir uns an das Optimum ran.»

P. Schönbächler: «Dank der Bruchüberwachung sind wir relativ sicher. Es kann schon mal passieren, wenn wir zu optimistische Standzeiten hinterlegt haben, dass es zum Werkzeugbruch kommt. Das passiert selten, aber bei einem Werkzeugbruch unterbricht die Maschine, und damit erhalte ich einen Richtwert bezüglich der Standzeit. Hält er beispielsweise bis zum Bruch 100 Minuten, dann ziehen wir zehn Prozent ab, die wir als Standzeit definieren. Erreicht das Werkzeug seine Standzeit, wird es entsprechend vor dem Versagen – ggf. per Schwesterwerkzeug – ersetzt. Aber man sieht hier bereits, dass es sich um einen iterativen Prozess handelt, der viel Erfahrungswerte erfordert.»

Zukünftige Zusammenarbeit

Abschliessend betont M. Hahn: «Die erstmalige Kooperation mit Vischer & Bolli hat hervorragend funktioniert. Der Auftrag kam Ende Mai 2023, die Maschine wurde nach den Sommerferien geliefert, parallel haben wir die CAM-Programmierung mit Vischer & Bolli initiiert und die Maschine eingerichtet und eingefahren. Bis Ende September konnten wir erste Fräsversuche machen. Wir konnten den ‹Time to Market›-Faktor auch dank der Unterstützung von Vischer & Bolli deutlich reduzieren. Noch dazu hatten wir einen hervorragenden Know-how-Austausch.»

André Braun: «Es war letztlich ein dankbares ‹Grüne-Wiese›-Projekt, mit dem grossen Vorteil, dass wir alles neu aufbauen und auf den Prozess hin optimal auslegen konnten: neue Werkzeug-Baugruppen, Maschinensimulation, Auswahl von Hochleistungsspannmitteln (Powrgrip), Werkstückspannung inklusive Backen. Die gesamte Auslegung konnte konsequent auf das neue Produktspektrum passend ausgelegt werden. Es war ein grosser Aufwand, auch eine starke Herausforderung. Wir durften unsere gesamte Technologie und unser Know-how einbringen. Dass es letztlich dermassen gut herausgekommen ist, freut uns natürlich.»

F. Wettstein: «Das kann ich hundert Prozent unterstüt­zen und ich möchte die konstruktive Zusammen­arbeit sehr positiv hervorheben. Es war für uns ein anspruchsvolles Projekt, bei dem wir unser breites Kompetenzspektrum hervorragend einbringen und unseren Kunden unterstützen konnten.»

M. Hahn: «Nachdem diese Zusammenarbeit derart gut funktioniert hat, werden wir sicher zukünftig enger spezifische Fertigungsprozesse gemeinsam mit Vischer & Bolli analysieren. Es muss nicht immer ein komplexes Projekt sein, es können auch spezifische Fertigungsoperationen sein, wo wir eine höhere Preisstabilität benötigen, wo der Werkzeugverschleiss reduziert werden muss oder wo wir die Prozesszeiten reduzieren können. Da haben wir einiges an Möglichkeiten erkannt und Erfahrungen gesammelt im Rahmen dieses Fertigungsprojekts. Das kann so weitergehen.»

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