Stadler Rail setzt auf Produktivität

Redakteur: Matthias Böhm

>> Einen perfekten Eindruck in gleich mehrfacher Hinsicht hinterliess das Unternehmen Stadler Winterthur AG im Rahmen eines SMM-Besuchs. Das hat mehrere Gründe. Beeindruckend ist u.a. wie der 200 Mitarbeiter starke Winterthurer Standort auf Produktivität setzt, um Drehgestelle für Bahnen in der Schweiz konkurrenzfähig zu fertigen. Investiert wurde in Schweiss-Roboter bis hin zum modernsten 16-Meter-Bearbeitungszentrum von Unisign, das die Produktivität gegenüber dem bisherigen um zirka 50 % steigern konnte.

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(Bild: Böhm)
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Würde man einen Experten fragen, ob es Sinn macht, Drehgestelle für Tram und Eisenbahn in der Schweiz fertigen zu lassen, würde dieser, noch bevor man die Frage zu Ende gestellt hätte, den Kopf schütteln und China als idealen Standort angeben.

Roland Mayer: «Das ist eine Materialschlacht»

Dass das nicht sein muss, beweist die Stadler AG seit Jahren und hat einen Maschinenbau-Zweig in der Schweiz wieder ins Leben gerufen, den grosse Mitbewerber nicht mehr ertragreich führen konnten. Stadler kann das und das hat seine Gründe.

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Wie der Leiter des Stadler-Rail-Drehgestellzentrums in Winterthur, Roland Mayer, dem SMM gegenüber betont, steht Produktivität an erster Stelle. Vier Drehgestelle – Abmessungen von 3 m Länge, 2 m Breite und ein Meter Höhe – verlassen in Winterthur pro Tag die Werkshallen. Pro Jahr werden 900 t Blech und 60 t Schweissdraht verarbeitet. R. Mayer: «Das ist eine Materialschlacht, das muss ‹gehandelt› werden.»

In wenigen Sätzen erklärt R. Mayer, wie man am Standort Winterthur mit modernsten Strategien mit dem Weltmarkt konkurrieren kann: «Das Wichtigste ist, wir müssen unsere technologischen Kernkompetenzen beherrschen. Das bedingt ein umfassendes Wissen aller unserer Fertigungstechnologien vom Schweissen und Fräsen, über das Lackieren, Montieren sowie Logistik bis hin zur Qualitätskontrolle. Das Beherrschen dieser Prozesse ist unser Wettbewerbsvorteil.»

Fähigkeiten, die nicht kopiert werden können

R. Mayer führt weiter aus: «Dann müssen wir auf sehr kurze Durchlaufzeiten generell achten, Just-in-Time-Lieferung, möglichst ohne Lagervorräte. 2006 hatten wir 3 km Materialfluss. Heute sind es nur noch 400 m. Das sind Optimierungen, die nicht einfach kopiert werden können. Darüber hinaus ist Flexibilität gefragt. Wir haben in unserem Sektor eine hohe Variantenvielfalt. In 2005 bauten wir fünf Drehgestelltypen, heute sind es bereits 25. Unsere Produktion ist auf den Bedarf des Kunden ausgerichtet. Die Durchlaufzeit eines Drehgestells beträgt bei uns fünf Wochen, das ist relativ schnell.»

Investitionen in moderne Fertigungslösungen sind die Grundlage einer hohen Wirtschaftlichkeit, wie R. Mayer hervorhebt: «Durch gezielte Investitionen wie in das Portal-Bearbeitungszentrum Unisign Uniport 7000 haben wir die Gesamt-Produktivität in den letzten fünf Jahren um 30 % steigern können. Deshalb hat der Standort Schweiz überhaupt noch seine Berechtigung. Unser Erfolgsfaktor ist die Vermeidung von Verschwendung, Wartezeiten, Rüstzeiten, Ausschuss usw. Wir haben einen institutionalisierten kontinuierlichen Verbesserungsprozess und eine durchgängige Planung.»

Schweissprozess um 20 % beschleunigt

R. Mayer nennt im Rahmen der Prozessoptimierung ein Beispiel: «Beim händischen – also manuellen – Drehgestell-Schweissen konnten wir die Schweisszeit von 15 um 3 Stunden reduzieren. Also um 20 %. Wir schweissen immer noch manuell, aber die neue Schweiss-Dreh- und Hebe-Vorrichtung ist ergonomisch derart perfekt durchdacht, dass wir diese enorme Zeitersparnis gewinnen konnten.»

Die gezielten Investitionen müssen helfen, den Produktionsprozess zu verbessern. Hier ist die jüngste Beschaffung das Portalbearbeitungszentrum Unisign Uniport 7000 in Gantry-Bauweise ein Paradebeispiel. Die Abmessungen der Maschine sind beeindruckend: Verfahrwege von x = 16 000 mm, y = 4500 mm und z = 1600 mm, Durchgangshöhe von 2000 mm und Durchgangsbreite von 4000 mm.

Fräsbearbeitung: von 16 auf 7 Stunden reduziert

R. Mayer: «Bisher hatten wir eine ähnliche, aber bereits 17-jährige Maschine gehabt. Die Uniport 7000 war ein grosser Sprung in Sachen Produktivitätssteigerung. Wenn ich ehrlich bin, hatten wir mit lediglich 20 % Produktivitätssteigerung gerechnet. Erreicht haben wir 50 %. Für die Fräs- und Bohrarbeiten bei dem Rahmen benötigten wir bisher 16 Stunden. Jetzt machen wir ihn in sieben Stunden fertig. Was bei der Uniport 7000 im Wesentlichen dazu beigetragen hat, ist die enorm hohe Dynamik und die sehr kurzen Werkzeug-Wechsel-Zeiten, also Nebenzeitenreduktion. Die Werkzeuge sind im Portal untergebracht und somit so nahe wie möglich bei der Frässpindel. Auch beim Wechseln der verschiedenen Bearbeitungs-Winkel- und Sonderköpfe wird massiv Zeit eingespart.

Bei dem alten BAZ hat ein Kopfwechsel ca. sechs Minuten gedauert, mit der Uniport geht das in einer Minute. Wo sich der Werkzeugspeicher bei solchen Maschinen mit 16 m Verfahrweg befindet, spielt somit eine entscheidende Rolle bei der Werkzeugwechselzeit.»

Die neue Maschine ist sehr flexibel ausgelegt, so kann dank des Pendelbetriebs auf der einen Seite zerspant werden, während auf der anderen Seite gleichzeitig ein neues bis zu 2 x 3 Meter grosses Drehgestell neu aufgespannt wird.

R. Mayer: «Das läuft prima und ist für uns wie zugeschnitten. Apropos zugeschnitten. Ein für uns wichtiges Kriterium ist die Anzahl Werkzeug-Plätze: Auf der Vorgänger-Maschine hatten wir 70 Werkzeuge. Oft mussten wir während der Bearbeitung Werkzeuge einwechseln, das kostet zusätzlich Zeit und mannloses Arbeiten war schwierig. Auf der Uniport 7000 haben wir 246 WZ-Plätze mit einem cleveren Verwaltungs-System. Die Werkzeuge, die für das Bauteil gebraucht werden, sind auf einer speziellen Kette, das spart enorm Zeit.»

Maschine ist absolut überzeugend

Aber auch die Beschleunigungen sind beachtlich für eine Maschine dieser Grössenordnung. Man kann mit sehr hohen Schnittdaten bearbeiten. Allerdings ist zu betonen: die beste Maschine bringt nichts, wenn der Bediener nicht fachlich versiert ist und das Letzte aus ihr rausholt.

R. Mayers Begeisterung für die Maschine lässt sich nicht nur in den Hauptfunktionen begründen: «Die Maschine ist enorm zuverlässig und wir haben bis anhin fast keine Störungen gehabt. Ist dennoch einmal ein Problem aufgetreten, konnte dies meist via Fernwartung behoben werden. Wir sind wirklich rundum zufrieden mit der Maschine. Nebst all den technischen Vorteilen hat sie auch ein sehr gutes Preis-Leistungs-Verhältnis. Einfach gesagt ‹Sie ist absolut überzeugend›.»

Bestechend einfaches Fundament

Dass die Entscheidung auf die Uniport 7000 fiel, war während der Evaluation keineswegs selbstverständlich, wie R. Mayer betont, denn selbst in diesem Markt ist die Zahl der Mitbewerber gross: «Wir haben insgesamt über zehn Maschinen angeschaut. Alle Maschinen haben Stärken und Schwächen. Was bei dem holländischen Hersteller Unisign nebst der Technik positiv ins Gewicht fällt, ist das bestechend einfache Fundament. Der Aufstellort der Uniport 7000 ist unterkellert und nur dank dem sehr einfachen Fundament konnte eine gute Lösung realisiert werden. Bei andern Maschinen dieser Grössenordnung sind teilweise sehr aufwändige Fundamente zu bauen, das war ein Killerkriterium. Der Kostenfaktor des Fundaments machte bei der Unisign Uniport 7000 zirka 10 Prozent aus, bei anderen Maschinen waren es bis zu 30 %. Weitere Vorteile sind, dass die KSS-Einrichtung oberirdisch und nicht im Fundament integriert ist. Ein KSS-Leck hat man schnell im Griff.»

Zuverlässigkeit von entscheidender Bedeutung

Für die Produktionsstrategie bei Stadler Rail ist die Zuverlässigkeit eines der wichtigsten Attribute; R. Mayer schätzt das wie folgt ein: «Wir müssen auf ihr aktuelle 800 Drehgestelle pro Jahr produzieren, die Maschine ist zweischichtig bis dreischichtig ausgelastet. Wir haben keine Alternativ-Maschine. Das heisst wir brauchen einen schlagkräftigen Service, wenn die Maschine ausfällt. Ich kannte andere Unisign-Maschinen bereits von früher und ich habe hervorragende Erfahrungen mit den Maschinen und dem Unternehmen gemacht. Bei Insidern hat das Unternehmen einen exzellenten Ruf. Andere Hersteller sind da aber auch sehr gut, das muss ich betonen.»

Bauteil in einer Aufspannung fertig bearbeitet

Umspannen kostet Zeit, insbesondere dann, wenn es sich um Werkstücke dieser Dimensionen handelt. R. Mayer: «Deshalb versuchen wir die Aufspannung so zu konzipieren, dass wir das Bauteil in einer einzigen Aufspannung fertig bearbeiten können. Das heisst wir müssen an alle Bearbeitungsbereiche rankommen.» Wer sich das fertige Bauteil anschaut, fragt sich sofort, wie es möglich ist, an der Unterseite des Drehgestells Planflächen zu fräsen, die augenscheinlich mit einem Stirnfräser plangefräst sind. Hier müsste ein Fräser eingesetzt werden, der um zwei Ecken Fräsen kann.

Winkelköpfe: um zwei Ecken gefräst

Das Zauberwort heisst «Winkelköpfe»: zwei in der Anzahl oder besser gesagt der Winkelkopf im Winkelkopf, die den Fräser um 180 ° zur Spindelachse sozusagen auf den Kopf stellen. R. Mayer erläutert: «Ohne die Benz-Winkelköpfe wäre eine Komplettbearbeitung nicht machbar gewesen, die schlanke Bauart des Benz-Winkelkopfs ist wirklich beeindruckend. Das Einwechseln beider Winkelköpfe dauert ungefähr zwei Minuten. Die HSK-100-Schnittstelle hat sich sehr bewährt, sie baut kompakt und ist stabil. Wenn man in höhere Drehzahlen reingeht, ist es sicher besser als SK50.»

32 kW völlig ausreichend

Die Spindel-Leistung von 32 kW ist für die Anwendungen bei Stadler vollkommend ausreichend, wie R. Mayer betont: «Wir müssen kein hohes Spanvolumen erzeugen. Was problematisch bei der Bearbeitung ist, ist, dass der Drehgestellrahmen ein labiles und schwingungsanfälliges Bauteil ist. Die Leistungsgrenze liegt im Bauteil und der Aufspannung, aber nicht in der Maschine. Die Aufspannung ist insofern nicht ganz einfach, weil wir mit unseren Winkelköpfen von unten an das Bauteil müssen. Da konkurriert Freiraum mit der Stabilität der Aufspannung. Freiraum brauchen wir, um an alle Bearbeitungsbereiche des Drehgestells in einer Aufspannung zu kommen.»

Die Maschine wird typischerweise sehr anwenderorientiert ausgeführt. Im Bereich der Spannvorrichtung für Werkstückspannung entwickelte der Werkzeugmaschinenhersteller mit, wie R. Mayer bestätigt: «Unisign hat uns von Anfang an intensiv unterstützt, das Werkstück effektiv zu bearbeiten. Sie haben uns beispielsweise beraten, welche Werkzeuge sie einsetzen würden, und machten Zeitberechnungen. In Holland ist vor Ort einer unserer Träger gefräst worden und sie haben ihre Versprechungen nicht nur gehalten, sie haben sie sogar überboten. Wir haben bereits während der Abnahme bei uns produziert.»

Michel Oppliger (Verkaufsleiter H.P. Müller Werkzeugmaschinen AG): «Der professionelle Erfahrungsaustausch kommt nicht von ungefähr. Unisign verfügt über eine 90-prozentige Fertigungstiefe: Die Erfahrungen, die sie mit ihrer eigenen Maschinenfertigung sammeln, können sie auf die Stadler-Bauteile übertragen, Unisign verfügt über ein bemerkenswertes Know-how am Span.»

Kamerasystem: alles andere als Schnickschnack

Speziell bei der Uniport 7000 ist das integrierte Kamerasystem im Portal. Es garantiert dem Bediener oberhalb der Steuerung einen hervorragenden Blick in das Bearbeitungsgeschehen. R. Mayer: «Als wir es orderten, dachten wir, es ist eher eine Spielerei und die Linsen sind nach zwei Monaten eh verschmutzt. Aber das System ist richtig gut. Die Kameras haben eine sehr hohe Auflösung und helfen erheblich, Zeit zu sparen insbesondere beim Einfahren. Das bestätigt auch der Maschinenbediener Robert Perret: «Ohne Kamera wollte ich nicht mehr arbeiten. Aber die hohe Auflösung ist wichtig.»

Kritische Töne und Fazit

Kritische Töne gab es praktisch keine, doch sie sollen nicht unterschlagen werden. R. Mayer: Optimierungsbedürftig ist die Beleuchtung im Maschinenraum, die blendet mehr, als das sie nützt. Problematischer ist die Zugänglichkeit zum Portal. Da braucht man eine Hebebühne, hier wäre eine Aufstiegshilfe sicher sinnvoll.

Fazit: 20 Prozent Produktionssteigerung in der manuellen Schweissbearbeitung, 400 m statt 3 km weniger Materialfluss und schliesslich zirka 50 Prozent schnellere Fräsbearbeitung der Drehgestelle garantieren, dass der Werkplatz Schweiz attraktiv bleibt und Arbeitsplätze gesichert werden, darum geht’s letztendlich. <<

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