Vollautomatisierte Produktionseinheit Wachstum durch Automatisierung und Flexibilität

Der Zerspanungsdienstleister Zwicker hat sich mit einem fünfachsigen Bearbeitungszentrum Heckert 800 X5 MT und Palettensystem für die Zukunft gerüstet. Mit dieser vollautomatisierten Produktionseinheit kann das Unternehmen hochflexibel agieren und neue Märkte erschliessen.

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Die Zwicker Präzisionsmechanik AG in Engelburg bei St. Gallen ist seit ihrer Gründung 1994 auf Erfolgskurs. Das 25 Mitarbeiter starke Dienstleistungsunternehmen konzentriert sich auf die Zerspanung anspruchsvoller Präzisionsteile aus metallischen Werkstoffen, vorwiegend aus Aluminium und Stahl. Markus Zwicker, der 2015 die Geschäftsführung von seinem Vater Othmar übernahm, verrät das Erfolgsrezept: «Wir erfüllen die von unseren Kunden geforderte Qualität, halten Termine zuverlässig ein – und das zu marktfähigen Preisen.»

Um sich langfristig im starken Wettbewerbs­umfeld zu behaupten, ist eine Spezialisierung erfor­derlich – davon ist Markus Zwicker überzeugt: «Wir müssen uns mit unseren Leistungen von anderen Anbietern abheben. Das gelingt uns mit der Präzisionsbearbeitung.» Seit etwa einem Jahr gibt es noch ein weiteres Leistungsmerkmal. Im Zuge einer Gebäudeerweiterung investierte Zwicker in ein grosses Bearbeitungszentrum mit 800er Palette. «Dies verschafft uns die Möglichkeit, auch grosse Teile bis zum Durchmesser und einer Höhe von jeweils einem Meter wirtschaftlich zu zerspanen. An unserem Standort ist das etwas Besonderes», verrät der diplomierte Mechanikermeister, der diese Erkenntnis unter anderem seiner Diplomarbeit beim Intensivstudium an der HSG St. Gallen verdankt.

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Bei der Maschinenauswahl – die letztendlich auf ein horizontales Bearbeitungszentrum Heckert 800 X5 MT fiel – spielten Qualität, Flexibilität und Prozesssicherheit die Hauptrollen. In diesen Punkten geht Markus Zwicker keinerlei Kompromisse ein. Er erklärt: «Wir müssen auch mit diesem Bearbeitungszentrum hochpräzise bearbeiten und als Dienstleister sehr flexibel sein. Aus Wirtschaftlichkeitsgründen sollte die Maschine zudem rund um die Uhr arbeiten. Ein lineares System zum Palettenhandling und maximale Sicherheit im gesamten Prozess sind dafür unerlässlich.»

Fräsen in der 5. Dimension

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Als Basis legten die Verantwortlichen daher fest, dass die neue Maschine ein horizontales, fünfachsiges Fräszentrum mit schnelldrehendem Tisch zu effektiver Drehbearbeitung sein sollte. Zur Pflicht machten sie zudem einen Palettenspeicher, um das BAZ vollautomatisch in mannlosen Schichten betreiben zu können. Auch ein grosses Werkzeug­magazin zählte zu den Vorgaben. Zudem sollte die Maschine einen Winkelkopf und eine einwechselbare, CNC-gesteuerte U-Achse bekommen, um anspruchsvolle Konturen wie Ventilsitze bearbeiten zu können. Des Weiteren im Pflichtenheft: ein Vakuum­spanntisch, um dünnwandige Aluminiumteile verzugsfrei aufspannen zu können.

Die Suche nach dem Alleskönner

An der Gesamtheit dieser Vorgaben scheiterten die meisten angefragten Maschinenhersteller – nicht so Starrag! Die Heckert 800 X5 MT überzeugte durch die Achskonfiguration mit X- und Y-Achse im Werkzeug sowie der Z-Achse im Dreh-Schwenktisch. Dank der thermosymmetrischen Konstruktion arbeitet das Bearbeitungszentrum mit höchster Steifigkeit, wodurch exzellente Oberflächengüte erzielt und Spannlagen gespart werden. Dies schafft, zusammen mit den digitalen AC-Vorschubantrieben sowie mit höchster Präzision montierten Profilschienenführungen und Kugelumlaufspindeln, in allen Linearachsen eine solide Basis für eine prozesssichere Dreh- und Fräszerspanung. «Damit eignet sich die Maschine hervorragend für die von uns gewünschte Automatisierung», so Markus Zwicker, der auch noch die Konstruktion des Arbeitsraums hervorhebt: «Die Späne können frei in den mittig angeordneten Späneförderer fallen. Das verhindert, dass sich Spänenester im Arbeitsraum bilden, die ebenfalls die Prozesssicherheit gefährden würden.»

Auch das Werkzeugmagazin mit seinen 240 Plätzen erfüllt die Zwicker-Vorgaben. «Durch diese Kapazität sind wir sehr flexibel und müssen selbst bei Kleinstserien nicht permanent umrüsten», betont der Geschäftsführer. Das Magazin kann Werkzeuge bis zu einem Durchmesser von 350 mm und einer Länge von bis zu 800 mm aufnehmen und automatisch einwechseln. Warum dies so wichtig ist, erklärt Markus Zwicker an einem Beispiel: «Wir bearbeiten unter anderem Aluminiumgehäuse für die Kommunikationstechnik, die tiefe Kühlrippen aufweisen. Um diese in einem Zug herzustellen, nutzen wir Scheibenfräser mit Durchmessern bis zu 350 mm. Wenn wir diese nicht automatisch einwechseln könnten, wäre eine mannlose Nachtschicht unmöglich.»

Wirtschaftliche Vorteile

Diese dünnwandigen Aluminium-Gehäuseteile mit Abmassen von 600 x 600 x 100 mm beweisen eindrücklich die mit der Heckert 800 X5 MT einhergehende gesteigerte Wirtschaftlichkeit. Denn während Zwicker die zerspanende Fertigung (insgesamt 90 Volumenprozent) auf den bisherigen Maschinen nur durch fünfmaliges Umspannen erledigen konnte, werden die Gehäuse auf der Heckert nun in zwei Spannungen fertigbearbeitet.

Nicht nur mit Aluminiumteilen hat Zwicker bereits gute Erfahrungen gemacht. Für einen anderen Kunden bearbeitet der Präzisionsfertiger Stahlzylinder mit Durchmesser 750 mm und 800 mm Länge. Bei der Drehbearbeitung (aussen und innen) spielt der bis zu 500 min^–1 schnelle Drehtisch seine Stärken aus. Die Anschlussbohrungen werden gefräst. Dabei werden alle geforderten Genauigkeiten hinsichtlich Position, Durchmesser und Winkligkeit spielend eingehalten. Auch die Oberflächengüte mit der Rauigkeitsklasse N6 lässt sich problemlos erreichen.

Markus Zwicker fasst zusammen: «Die Kombination aus hochdynamischer 5-Achs-Bearbeitung und Drehoperationen ermöglicht uns die effiziente Komplettbearbeitung grosser und komplexer Werkstücke.» Die Reduzierung erforderlicher Spann­lagen sowie der Entfall von zusätzlichen Bearbeitungsoperationen auf weiteren Maschinen senken Stück- und Nebenzeiten und verbessern zudem die Fertigungsgenauigkeit.

Lineares Palettensystem für automatisierten 24-h-Betrieb

Ein solches Highend-BAZ muss im Drei-Schicht-Betrieb genutzt werden, daran besteht für Zwicker kein Zweifel. Daher stand von vorneherein fest, es mit einem Palettensystem zu automatisieren. Erwin Fässler, Starrag-Gebietsverkaufsleiter Schweiz und Österreich, empfahl das von Schuler angebotene Loadmaster-Ladesystem, das sich sehr flexibel an anspruchsvolle Einbausituationen anpassen liesse.

Die Entscheidung für dieses System war schnell getroffen. Schuler entwickelte ein für die engen und von Säulen beeinträchtigten Platzverhältnisse passendes Anlagenlayout. Um den vorhandenen Platz ideal auszunutzen, wurden 15 Speicherplätze auf insgesamt drei Etagen installiert. Bei Bedarf kann sogar eine weitere Maschine angeschlossen werden.

Flexibel auch bei der Werkstückspannung

Wie detailliert die Zwicker-Verantwortlichen ihre Investition durchdacht haben, zeigt sich darüber hinaus an den Werkstück-Spannvorrichtungen. Ihr langjähriger Partner für diese Komponenten ist die Triag AG, deren Spannsysteme sich durch modulare Gestaltbarkeit für vielerlei Spannsituationen eignen. Zwicker nutzt unter anderem Triag-Spanntürme mit Power-Clamp-Elementen, die sich für die Mehrfachspannung kleiner Teile eignen. «Auf der Heckert 800 setzen wir diese zur Grossserienbearbeitung ein, die bevorzugt in Nachtschichten läuft», konkretisiert Markus Zwicker. Um die Belastung des Dreh-Schwenktisches zu reduzieren, entschied er sich, neue Triag-Tripoxy-Spanntürme einzusetzen. Diese sind aus Mineralguss, was sich gegenüber den Vorgängermodellen in einem geringeren Gewicht bemerkbar macht. Zudem ist die Vibrationsdämpfung so hoch, dass selbst im oberen Bereich der Türme sehr präzise gearbeitet werden kann und sich dabei exzellente Oberflächengüten erzielen lassen. Zudem sind der langsame Wärmegang und die geringere Ausdehnung der Triag-​Spanntürme wertvolle Aspekte für eine sichere Produktion.

Markus Zwicker resümiert: «Seit einem Jahr läuft die neue Grossteile-Anlage, und wir sind damit sehr zufrieden. Das Starrag-BAZ hat sich für die Präzisionszerspanung unterschiedlichster Teile bewährt, bei grossen Werkstücken aus Stahl und Aluminium, aber auch bei Kleinteilen, die wir mittels Spanntürmen in Grossserien produzieren. Das Palettensystem versorgt das 5-Achs-Bearbeitungszentrum zuverlässig, auch in komplett mannlosen Schichten. Mit dieser Anlage haben wir nicht nur unser Angebot erweitert, sondern auch die Wirtschaftlichkeit auf ein neues Niveau gehoben.» SMM

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