Automation von Prozessen Vernetzte Prozesse und Effizienz beim Erodieren

Redakteur: Anne Richter

Beim Senkerodieren verlassen sich die Formenbauer von SD Formentechnik aus Lüdenscheid auf Zimmer & Kreim: Das Chameleon und die Werkstattsoftware Alphamoduli binden neben den Erodier­anlagen auch ein Bearbeitungszentrum zum Elektrodenfräsen und die Messmaschine ein.

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Die Automatisierung ermöglicht ein mannloses Arbeiten rund um die Uhr, auch übers Wochenende. Im Vordergrund an der Stirnseite der Anlage ist die Messmaschine Zeiss Vista positioniert.
Die Automatisierung ermöglicht ein mannloses Arbeiten rund um die Uhr, auch übers Wochenende. Im Vordergrund an der Stirnseite der Anlage ist die Messmaschine Zeiss Vista positioniert.
(Bild: Zimmer & Krein)

Bei SD Formentechnik in Lüdenscheid entstehen hochwertige Thermoplast-Spritzgiessformen in erster Linie für die Elektroindustrie, aber auch für Automotive und den Bereich Verpackungen. Das Unternehmen ist noch relativ jung, es wurde im Jahr 2003 gegründet. «Viele Formen werden für Sichtteile gebaut, aber auch Formen für rein technische Bauteile», erklärt Jens Weigert, Leitung maschinelle Fertigung. «Als CAD/CAM-System ist bei uns Visi von Mecadat im Einsatz. Den ersten Visi-Arbeitsplatz hatten wir schon kurz nach unserer Gründung eingerichtet, um uns die Elektroden zu ziehen und die Fräsprogramme zu erstellen.»

Die Formenbauexperten aus Lüdenscheid haben inzwischen eine Menge an profundem Know-how angesammelt. Kunden schätzen es sehr, dass das Team bei SD Formentechnik die Projekte von der Beratung beim Produktdesign über die Werkzeugkonstruktion, die Fertigung und das Abmustern bis in die Serienfertigung begleiten kann. Damit die Werkzeuge auch produktionsreif auf die Linie beim Kunden kommen, betreibt das Unternehmen ein Technikum mit Tuschierpresse und mit eigenen Spritzgiesskapazitäten, die ausschliesslich fürs Abmustern der Spritzgiessformen reserviert sind.

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Komplexere Teile, wachsende Auftragszahlen und ein immer stärkerer Termindruck befeuerten das Wachstum des Unternehmens. Noch vor sieben Jahren war man mit zwölf Mitarbeitern an den neuen Standort gezogen. Heute arbeiten 32 Mitarbeiter für SD Formentechnik. Der personelle Zuwachs war das Eine. Andererseits ging es den Verantwortlichen im Unternehmen auch darum, vorhandene Kapazitäten auf den Maschinen möglichst optimal zu nutzen. So gingen die Formenbauer bereits vor mehr als zehn Jahren daran, die Elektrodenfertigung mit einem Handlingsystem Chameleon weitestgehend zu automatisieren.

Notwendigkeit der mannlosen Fertigung

«Unser Hauptanliegen war damals, die mannlosen Zeiten optimal zu nutzen», erklärt Weigert. «Wir hatten zwar unsere damalige Senkerodiermaschine mit einem 16-fach-Elektrodenwechsler ausgestattet. Aber das reichte nicht einmal, um mannlos durch die Nacht zu kommen, geschweige denn durchs Wochenende. Es blieb also jede Menge Potenzial der Maschine ungenutzt. Deshalb wollten wir eine Automatisierung, die diese Zeiten abdecken kann und möglichst auch gleich das Elektrodenfräsen und die Erodierbearbeitung verbindet.» Zudem drängten auch die Kunden immer häufiger auf kürzere Lieferfristen. «Das lässt sich nur umsetzen, wenn wir selbst über optimierte Prozessketten verfügen», betont Weigert. «Und das bedeutet eben auch, dass wir unsere Durchlaufzeiten straffen und berechenbar gestalten mussten. Das schliesst ein, die Kapazitäten unserer Maschinen besser zu nutzen.»

Bearbeitungszentrum mit in die Automatisierung einbinden

Das Team um Weigert hatte sich damals mehrere unterschiedliche Systeme angeschaut und die jeweiligen Vorteile genau untersucht. Letztlich entschieden sie sich für ein System von Zimmer & Kreim. «Ein wesentlicher Punkt war, dass wir unser Bearbeitungszentrum, das wir damals fürs Elektrodenfräsen hatten, mit in die Automatisierung einbinden wollten», erklärt Weigert. «Das Besondere an Zimmer & Kreim war, dass die Automatisierer dort die Systemverantwortung für die komplette Anlage übernommen haben, also auch für die Einbindung der Fräsmaschine.» Ein weiterer Punkt zugunsten von Zimmer & Kreim war die Modularität des Systems, die Vorteile bei einem späteren Ausbau versprach. Schliesslich standen die Zeichen auf Wachstum – und die Verantwortlichen bei SD Formentechnik wollten sich alle Optionen für spätere Erweiterungen offenhalten.

So lag es in der Verantwortung der Experten aus Brensbach, das System insgesamt optimal zu konfigurieren, die notwendigen Schnittstellen zu schaffen und die Anlage zum Laufen zu bringen. «Es konnte also kein Abwälzen der Verantwortung auf andere geben, wie man es kennt, wenn man sich selbst ans Automatisieren macht oder wenn der Automatisierer eben nicht die Gesamtverantwortung übernimmt», erklärt Weigert einen der Vorteile dieses Vorgehens. «Zimmer & Kreim zeichnete von Anfang an verantwortlich für die gesamte Automatisierung. Die Experten dort kümmerten sich um alle Schnittstellen und Anbindungen, die für unsere Maschinen notwendig waren.»

Voraussetzung für Erfolg: Prozesse optimieren

Allerdings: Die Automatisierung begann keineswegs beim Chameleon. «Wir haben uns mehr als ein Jahr Zeit genommen – nicht nur für die Evaluierung der einzelnen Systeme und Hersteller, sondern auch dafür, unsere Prozesse vorzubereiten», erläutert Weigert. «Zuerst müssen die Abläufe passen. Es macht keinen Sinn, zu automatisieren, solange nicht alles optimal ist. Sonst automatisiert man zwangsläufig alle Schwächen der bisherigen Abläufe gleich mit. Und die Maschinen setzen alle Fehler, die in den Prozessen stecken, exakt um. Es ist wichtig, dass man sich im Vorfeld sehr eingehend mit der geplanten Automatisierung auseinandersetzt. Damit man hinterher die Vorteile daraus auch umsetzen kann.»

Hier haben die Experten von Zimmer & Kreim massgeblich ihr Know-how eingebracht, haben das Team bei SD Formentechnik bei den Vorbereitungen beraten und begleitet und darüber hinaus mit ihrer Expertise dazu beigetragen, die Prozesse automatisierungsgerecht zu qualifizieren. Der Blick der Experten von aussen auf die Abläufe im Unternehmen lohnt und hilft den Verantwortlichen, die Strukturen effizient auf die Automatisierung vorzubereiten. Denn es lohnt sich, hier einige Überlegungen mehr in die Planung und die Vorarbeiten zu investieren. Also kamen bei SD Formentechnik alle Prozesse auf den Prüfstand und wurden aus ganzheitlicher Perspektive optimiert, noch bevor das erste Automatisierungselement in der Halle der Formenbauer ankam. Das betraf auch die Elektrodenkonstruktion: So manche Elektrode wird beispielsweise heute anders konstruiert – durchdacht und abgestimmt auf die Stärken der Automation.

Einbindung der Fräsmaschine sorgt für mehr Autonomie

Der Start in die Automatisierung erfolgte schliesslich noch am alten Standort mit einer bestehenden Senkerodiermaschine Zimmer & Kreim genius 601, dem Handlingsystem Chameleon, der Röders RXP600DSH, der Zeiss-Messmaschine und einem Regalelement. Das war für die damals aktuellen Bedürfnisse des Unternehmens auch ausreichend. Schon diese Konfiguration verlängerte die mannlosen Laufzeiten der Maschinen bereits beträchtlich. Die Einbindung der Fräsmaschine sorgte zudem für einen deutlich höheren Grad an Autonomie im System.

Nach dem Umzug im Jahr 2014 machte die ursprüngliche Fräsmaschine einem leistungsfähigeren HSC-Bearbeitungszentrum Röders RXP 600 DSH Platz. «Für das Messen von Elektroden und Werkstücken kam eine Messmaschine Zeiss Vista hinzu», erläutert Weigert. «Die übernimmt inzwischen zu 95 Prozent das Voreinstellen und die exakte Geometrievermessung der Elektroden. So kann das System mit den aktuellen Ist-Daten arbeiten.»

Ausweitung des Systems

Mit dem Auftragszuwachs und den immer grösseren Volumina der einzelnen Projekte ist die Anlage weiter gewachsen. So erweitert heute eine zweite deutlich grössere Senkerodiermaschine Zimmer & Kreim genius 1000 die Möglichkeiten beim Erodieren in weit umfangreichere Dimensionen. Und auch die Regalplätze wurden erheblich ausgeweitet – aktuell fassen die Regale 190 Elektroden und 11 Werkstücke, die bis zu 80 kg schwer und bis 350 × 350 mm gross sein dürfen.

Gerüstet wird zentral über die Beladestation. «Für uns ist es heute kein Problem mehr, die Maschinen rund um die Uhr auszulasten – auch am Wochenende», betont Weigert. «Wir arbeiten ausschliesslich mit Facharbeitern. Zwei Bediener sorgen dafür, dass das System rund um die Uhr Arbeit hat.» Sie betreuen alle ihre Projekte vom Anfang durchgängig bis zum fertigen Teil, legen den Prozess entsprechend aus, konstruieren auch die Elektroden und kümmern sich um die Programme zum Fräsen und Senken.

«Ein grosser Vorteil ist die Software Alphamoduli, die das System steuert», betont Weigert. «Das Schöne ist: Auch hier kommt alles aus einer Hand, und die Experten bei Zimmer & Kreim kennen ihre Software aus dem Effeff. Dazu kommt, dass die Software sehr bedienerfreundlich ist, gut verständlich und intuitiv zu erlernen.» So genügte eine einwöchige Technologieschulung vor Ort, und die Bediener konnten, anfangs mit Unterstützung des Supports von Zimmer & Kreim, mit ihrer Arbeit beginnen.

Lästige Routinetätigkeiten fallen weg

Die Arbeit ist anders als vorher – die Arbeitsgänge auf der Maschine sind ja entkoppelt von der Anwesenheit der Bediener. Zudem folgen sie jetzt einem weitestgehend standardisierten Schema. Insgesamt, da sind sich die Bediener einig, ist ihre Arbeit deutlich angenehmer geworden. Musste der Bediener früher die Rohlinge beim Fräsen etwa von Hand einwechseln, erledigt das jetzt das Chameleon. «Es sind insbesondere die lästigen Routinetätigkeiten, die wegfallen», erläutert Weigert. «Unsere Mitarbeiter stehen absolut hinter dem Chameleon.

Gerade auch das Heben der Werkstücke – beispielsweise auf die Messmaschine – vermisst niemand. «Schon bei Werkstücken mit 30 oder 40 kg hebt man das nicht mehr allein, man braucht also noch einen Kollegen», erläutert Weigert. «Jetzt läuft das alles im System, und das Handling übernimmt das Chameleon.» Die Qualität der Werkstücke hat beim Automatisieren übrigens nicht gelitten – eher im Gegenteil: Die kontinuierlich durchgeplanten Abläufe sind auf hohe Bauteilqualität getrimmt. Und die wird auch erreicht – quasi automatisch.

Dabei hat die Flexibilität nicht gelitten – etwa bei «Feuerwehraufträgen» haben die Bediener die Wahl, ob sie den neuen Auftrag über das System einsteuern oder manuell eingreifen. In beiden Fällen lassen sich laufende Aufträge unterbrechen und die eiligen Teile problemlos dazwischenschieben, bevor die unterbrochenen Werkstücke erneut eingewechselt und nahtlos weiterbearbeitet werden. Prioritäten bei bestehenden Aufträgen lassen sich mit ein paar Mausklicks ändern, ebenso voreingestellte Werte.

Verkürzte Durchlaufzeiten

Die Durchlaufzeiten haben sich deutlich verkürzt. «Und unsere Termintreue hat sich mit dem System deutlich verbessert», erklärt Weigert. «Dazu kommt, dass mit den automatisierten Abläufen der Mensch als Fehlerquelle ausgeschlossen wird.» Elektroden und Werkstücke verfolgt die Alphamoduli-Software über ihre RFID-Chips. «Die haben wir überall angebracht», ergänzt der Fertigungsleiter. «Es kann damit beispielsweise eben nicht mehr vorkommen, dass das System eine Elektrode auf dem falschen Magazinplatz ablegt, sie entsprechend falsch einwechselt und das Werkstück damit unbrauchbar wird. Die standardisierten automatischen Abläufe machen die Prozesse also auch noch deutlich sicherer und stabiler.»

Die Anlage ist – auch jetzt, in Corona-Zeiten – gut ausgelastet. «Ende 2020 hatten wir sogar so etwas wie einen kleinen Boom», erklärt Weigert. «Mit der Automatisierung sind wir jetzt deutlich flexibler, die Schwankungen im Auftragseingang können wir besser ausgleichen. Das hat in unseren Betrieb insgesamt mehr Ruhe hereingebracht. Wir sind mit der Automatisierung für unsere Kunden letztlich schneller und auch besser geworden. Auch wenn der Zeit- und Kostendruck in den kommenden Jahren weiter steigen wird – wir fühlen uns mit unserem Partner Zimmer & Kreim für die Zukunft gut aufgestellt.» -ari- SMM

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