Einzigartige Anlagenkonfiguration Stabile Prozesse im Dauerbetrieb

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VDL GL Precision fertigt Titan-Bauteile für die Halbleiterindustrie. Aktuell mussten die Kapazitäten drastisch erhöht werden, gleichzeitig wurden die Toleranzen enger. Investiert wurde deshalb in eine Anlagenkonfiguration, die in dieser Form in Europa sicher einzigartig ist.

Die VDL Groep mit Sitz in Eindhoven setzt bei Investitionen seit Jahren auf Bearbeitungszentren von Fehlmann. Dem aktuellen Projekt, einer Produktionsanlage für Linearmotorkomponenten, ging aber dennoch ein äusserst intensiver Benchmark voraus.

Entschieden hat man sich für die Unternehmen Fehlmann und Gibas. Ausschlaggebend waren, so Dino Verhoef, zuständig für die Gibas/Fehlmann-Anlage bei VDL GL Precision, die Positioniergenauigkeit und die Wechselzeiten der Bearbeitungszentren sowie die Automatisierung.

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Was zunächst etwas lapidar klingen mag, war in Sachen Komplexität und geforderter Präzision allerdings eine echte Herausforderung. Die Gibas Automation im holländischen Nijkerk hatte hier als Fehlmann-Vertretung die Gesamtverantwortung inklusive der Software von Soflex. Im Detail besteht die Anlage aus vier Bearbeitungszentren Versa 645 linear von Fehlmann, einer Gibas-Automationslösung mit einem 6-Achs-Roboter auf Schiene, dem Späne- und Kühlmittelmanagement (10 000 l), einer Waschmaschine sowie einer Messmaschine von Zeiss.

Dino Verhoef sieht die Herausforderung allerdings weniger im Detail: «Wir wollten ja nicht in Maschinen oder eine Anlage investieren, sondern in stabile Prozesse. Es gibt sicher viele, die in klimatisierten Räumen drei bis vier µm fertigen können. Bei uns muss das aber selbst bei wiederkehrenden Prozessen kontinuierlich gewährleistet sein. Das heisst, wir fertigen 24 Stunden am Tag, fünf Tage die Woche.»

Konkret geht es in Eindhoven um Bauteile aus Titan mit Toleranzen von 2 bis 3 µm über das gesamte Bauteil. Die Laufzeiten pro Bauteile liegen bei ca. vier Stunden, die Losgrössen sind 30 Stück pro Variante, insgesamt gibt es sechs Varianten.

So wurde von VDL im Rahmen des Benchmarks ein Testbauteil aus Aluminium mit einer Kantenlänge von 50 mm entworfen. Ein Würfel, der auf fünf Seiten unterschiedlich grosse Kreistaschen in verschiedenen Tiefen hatte. Für Jos Sanders, Verkauf bei Gibas Numeriek, hat VDL hier nichts dem Zufall überlassen: «Der Versuch fand bei Fehlmann in der Schweiz statt. Die Aufgabe war, fünf Seiten in einem ersten Step zu fräsen und im Abstand von 20 Minuten die Kreistaschen. Der zeitliche Abstand wurde gewählt, um zu sehen, wie sich die Abkühlphase der Maschine auf die Präzision auswirkt. Diese Bearbeitung wurde fünfmal über jeweils vier Stunden wiederholt, das gesamte Bauteil musste bei den Form- und Lagetoleranzen innerhalb von 3 µm liegen. Das war ein echter Dauertest, das kann nicht jeder.» Nun kann man innerhalb dieser insgesamt 20 Stunden sicher beurteilen, wie eine Maschine thermisch reagiert. Die Versa 645 linear konnte die Toleranzen problemlos halten und entsprechend gut waren auch die Oberflächen.

Seit August 2022 störungsfreier Dauerbetrieb mit weit über 2 000 Spindelstunden

Unabhängig davon, dass die Versa 645 linear bereits in der Standardversion für höchste Präzision bekannt ist, wurde von VDL die Option Genauigkeits­paket gezogen.

Im August 2022 wurde dann in Eindhoven mit der Produktion gestartet. Aktuell sind bisher auf jeder Maschine weit über 2000 Spindelstunden registriert, die Anlage produziert seither problemlos und effizient.

Diesen störungsfreien Dauerbetrieb und die hohe Prozesssicherheit sowie die Wirtschaftlichkeit führt man in Eindhoven auf unterschiedliche Kriterien zurück. Zunächst bestand das vermeintliche Risiko mit dem Roboter auf Schiene. Bei einem Ausfall würde die komplette Anlage stehen. Dino Verhoef macht sich darüber aber keine Gedanken, denn demnach sind diese Automationslösungen in den letzten Jahren sehr sicher geworden und zudem hat man mit Gibas einen verlässlichen Partner. Den Dauerbetrieb hatte man bei Fehlmann ohnehin schon ausgiebig getestet. Und was die Durchlaufzeiten angeht, die Linearantriebe mit entsprechender Dynamik und Beschleunigung bringen die Stückzeiten, die sich die Verantwortlichen erwartet haben. Zum Vergleich: Diese Bauteile wurden vorher auf einer anderen Präzisionsmaschine mit herkömmlichen Antrieben mit einer Durchlaufzeit von vier Stunden gegenüber der Versa 645 linear mit drei Stunden gefertigt.

In der Anlaufphase hatten die Verantwortlichen bei VDL allerdings noch einen Wunsch. Dazu Alain Strebel, Verkaufsleiter bei Fehlmann: «Bei gewissen Bearbeitungen wollte VDL kürzere Werkzeughalter einsetzen, um bei sehr kleinen Werkzeugdurchmessern mehr Frässtabilität zu erreichen. Dazu war mehr Verfahrweg in Z notwendig. Dieser Anforderung konnten wir aber auch für künftige Maschinen nachkommen. Wir haben den Y-/Z-Schlitten umkonstruiert und erreichen jetzt 30 mm mehr Verfahrweg in Z.»

Nun fertigt das Unternehmen VDL GL Precision zu 90 Prozent für die Halbleiterindustrie. Die Märkte in Amerika, Taiwan oder auch Korea wachsen rasant und so ist das aktuelle Ziel, die Kapazitäten um das 2,5-Fache zu erhöhen. Deshalb wurde bereits in eine ähnliche Anlage von Gibas und Fehlmann investiert. Allerdings mit fünf Versa 645 linear. (neu)

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