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Vollautomatisierte Fertigungszelle Wettbewerbsfähig mit automatisierter Fertigung

| Autor: Anne Richter

Tscharner Mechanik AG ist ein kleines Fertigungsunternehmen im Prättigau. Von Anfang an setzte Gründer Bruno Tscharner auf Automation. Auch die jüngste Investition ist eine vollautomatisierte Fertigungszelle mit dem 5-Achs-Bearbeitungszentrum Acura 65 von Hedelius.

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Die Automationslösung BMO Titanium 180: Kleinmaterial kann über die Produktladen beladen werden, aber auch grosse Aufspannungen auf Paletten.
Die Automationslösung BMO Titanium 180: Kleinmaterial kann über die Produktladen beladen werden, aber auch grosse Aufspannungen auf Paletten.
(Bild: Anne Richter, SMM)

Bruno Tscharner ist gelernter Mechaniker und gehört zu jener jüngeren Generation von Zerspanungsfachleuten, für die Automation zur Fertigung ganz selbstverständlich dazugehört. Zum hauptberuflichen Start seines Unternehmens Tscharner Mechanik AG im Jahr 2006 mit Sitz in Schiers im Prättigau investierte B. Tscharner sofort in ein 5-Achs-Bearbeitungszentrum mit 6-fach-Palettenwechsler – nachdem er die Firma zwei Jahre lang in der Garage seines Elternhauses im Nebenerwerb geführt hatte.

«Schon damals war mir klar, dass die Maschine so lange wie möglich weiterlaufen muss, wenn ich am Abend die Firma verlasse», berichtet B. Tscharner. Drei Jahre später hat Tscharner die Automation erweitert: «Um auch über Nacht fertigen zu können», erklärt er. Später ist eine weitere vollautomatisierte Fertigungszelle mit zwei 5-Achs-Bearbeitungszentren hinzugekommen.

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Als klassischer Lohnfertigungsbetrieb fertigt Tscharner Mechanik AG vor allem Bauteile mit komplexen Formen und Geometrien für die Maschinenindustrie – sowohl Serienteile als auch Einzelteile und Prototypen. Die gängigen Seriengrössen liegen zwischen 40 und 100 Stück, wobei auch Serien bis hin zu 10 000 Stück wirtschaftlich gefertigt werden können.

Vorteil: grosse Flexibilität

Die Grösse der Bauteile liegt zwischen 5 und 400 mm. Zur Fertigung gehört auch die Qualitätskontrolle. Auf der 3D-Messmaschine im separaten Messraum können verschiedene Parameter gemessen und dokumentiert werden. Einer der Vorzüge von Tscharner Mechanik AG ist die grosse Flexibilität. «Wir können sehr schnell reagieren und sind in kürzester Zeit lieferfähig», berichtet B. Tscharner. Insgesamt sind acht Mitarbeiter bei dem Unternehmen beschäftigt.

Live-Demo

Am 10. September 2020 findet bei Tscharner Mechanik in Schiers eine Live-Demonstration der Anlage statt.

Weitere Infos

Die aktuelle Investition in das 5-Achs-Bearbeitungszentrum Acura 65 von Hedelius mit Automatisierung von BMO ist eine Ersatzbeschaffung für die erste Maschine aus den Gründerjahren. «Die Vorgängermaschine war schon 15 Jahre alt. Hier brauchten wir eine modernere und effizientere Maschine», berichtet B. Tscharner. Ziemlich schnell war er von der Acura überzeugt und auch vom Schweizer Partner Newemag | Schneider mc: «Ich habe die Acura auf der letzten Prodex live auf dem Stand von Newemag | Schneider mc gesehen. Obwohl die Maschine ohne Automation gezeigt wurde, war ich sofort beeindruckt.»

Werkzeugmaschine mit hoher Präzision und Dynamik

Die Acura 65 von Hedelius ist ein Hochleistungsbearbeitungszentrum mit Dreh-Schwenktisch-Einheit zur Mehrseiten-Bearbeitung komplexer Werkstücke mit hoher Präzision und Dynamik. «Wir konnten allein mit der Acura Produktivitätssteigerungen von 25 bis 40 Prozent erzielen», berichtet B. Tscharner. Die hohe Präzision der Acura basiert auf einer speziellen Maschinenkonstruktion, die massiv verrippten Vorschubschlitten aus Grauguss reduzieren zudem entstehende Vibrationen. Trotz kompakter Bauweise bietet die Acura 65 grosse Verfahrwege von 700 × 650 × 600 mm. Bis zu 500 kg können auf den Ø 650 × 540 mm grossen Dreh-Schwenktisch gespannt werden. Die Maschinentischhöhe mit 845 mm wie auch die grosse Schiebetür sind auf perfekte Zugänglichkeit ausgelegt. Der Arbeitsraum ist komplett gekapselt, um ein möglichst sauberes Arbeitsumfeld zu gewährleisten, eine Kranbeladung ist dennoch uneingeschränkt möglich. Ein weiteres Highlight der Maschine ist das auf der rechten Maschinenseite integrierte und von vorne hauptzeitparallel zu beladende 65-fach-Werkzeugmagazin mit dem zusätzlichen Standby-Magazin mit bis zu 190 Werkzeugplätzen. Die Spindel mit einer Drehzahl von 24 000 U/min ist prädestiniert für die Bearbeitung von Aluminium. So bestehen rund 85 Prozent der bearbeiteten Bauteile bei Tscharner aus Aluminium, hinzu kommen verschiedene Kunststoffe und Stähle. Für Dynamik steht auch eine standardmässige HSK-63-Werkzeugaufnahme. «Die Strategie und der Fokus von Hedelius bei der Konstruktion von Werkzeugmaschinen liegt in einer hohen Dynamik. Dazu gehört auch eine HSK-63-Werkzeugaufnahme als Standard», erklärt der Geschäftsführer von Newemag | Schneider mc Pirmin Zehnder und ergänzt: «Ein besonderer Vorteil solch dynamischer Maschinen ist, dass die Werkzeugschneiden nicht so stark belastet werden und damit sich die Werkzeugstandzeiten erhöhen. Auch die Werkzeuge sind auf diese Strategie ausgerichtet.»

Klares Maschinenkonzept mit Ausrichtung auf Automation

«Für uns war das gesamte Paket der Maschine sehr überzeugend», berichtet B. Tscharner und präzisiert: «Uns hat die Geschwindigkeit der Maschine sehr beeindruckt und die hohe Dynamik. Hervorzuheben sind auch die hohe Stabilität und die geringen Vibrationen. Aber auch die kurzen Lieferfristen und der attraktive Preis haben uns überzeugt.» Die Maschine kann mit einer Heidenhain-TNC-640-Steuerung oder einer Sinumerik-840-D-Steuerung von Siemens ausgestattet werden.

«Ein grosser Pluspunkt der Acura ist ein klares Maschinenkonzept. Bestimmte Standards werden konsequent durchdacht und umgesetzt», erklärt P. Zehnder. Dazu gehört auch die konsequente Ausrichtung auf Automation der Maschine. «Maschinen brauchen eine klar definierte Schnittstelle zur Automation. Die Acura kann beispielsweise von der Seite automatisiert werden. Das ist ein grosses Plus, denn so kann die Automation relativ einfach integriert werden», führt P. Zehnder weiter aus. Interessant dabei ist, dass Hedelius die Acura von Grund auf neu entwickelt hat. Ein Highlight der Maschine ist das auf der rechten Maschinenseite integrierte und von vorne hauptzeitparallel zu beladende 65-fach-Werkzeugmagazin. Für eine prozesssichere, automatisierte Fertigung kann die Acura 65 zusätzlich mit einem Standby-Magazin mit bis zu 190 Werkzeugplätzen und Reinigungsstation zum Reinigen der Kegel erweitert werden. Für diese Variante hat sich auch Tscharner Mechanik AG entschieden.

«Unser Ziel ist es, mit möglichst wenig Mitarbeitern so viele Maschinenstunden wie möglich zu erzielen», erklärt B. Tscharner die konsequente Ausrichtung des Unternehmens zur automatisierten Fertigung. Normalerweise leistet Newemag | Schneider mc viel Beratungsarbeit, wenn es um Automation geht. Doch auf Grund der Erfahrung gab es bei Tscharner Mechanik AG dazu nur wenig Bedarf. P. Zehnder berichtet: «Häufig müssen wir die Kunden in Bezug auf Automation grundsätzlich beraten. Das war bei Tscharner Mechanik AG nicht nötig, hier mussten wir diese Beratungsleitung nicht bringen.» Deshalb ist auch die Anlaufphase mit der gesamten Fertigungszelle sehr kurz ausgefallen.

Konkurrenzfähig mit Automation

BMO Automation ist ein niederländischer Hersteller von Automatisierungslösungen zum Beladen von CNC-Dreh- und Fräsmaschinen. Je nach Kundenbedarf bietet BMO verschiedene Standardlösungen. Bei Tscharner Mechanik AG kommt mit der BMO Titanium 180 die grösste und umfangreichste Automationslösung zum Einsatz. Titanium 180 ist ein äusserst flexibles Automationssystem mit besonders hoher Kapazität sowohl für die Paletten- als auch Produktbeladung. Damit ist die CNC-Automatisierung hervorragend geeignet, um grössere und kleinere Serien flexibel zu automatisieren.

Es ist möglich, mehrere unterschiedliche Produktserien durcheinander automatisch zu laden, ohne dass ein Bediener eingreifen muss. Auch die Anbindung einer zweiten Maschine ist möglich. Standardmässig besteht der Titanium 180 aus einem 6-achsigen Roboter, vielen verschiedenen Greifermöglichkeiten, maximal sieben robusten Produktschubladen mit maximaler Belastung von 300 kg sowie einer hohen Kapazität an Paletten­positionen. Ein schnelles Beladen der Paletten wird durch zwei unabhängig voneinander zu bedienende Palettenladestationen gewährleistet. Der BMO-Jobmanager erlaubt mehrere Produktserien in einem einzigen langen Produktionslauf (24/7).

Tscharner Mechanik AG ermöglicht diese Automationslösung eine wirtschaftliche Fertigung verschiedener und verschieden grosser Serien. «Wir merken, dass wir mit der Acura 65 und dem Titanium 180 sehr konkurrenzfähig sind. Wir können mit der automatisierten Fertigungszelle sehr wirtschaft­lich fertigen», berichtet B. Tscharner und P. Zehnder ergänzt: «In der Schweiz ist das die einzi­ge Möglichkeit, um am Markt zu bestehen.»

Am 10. September 2020 findet bei Tscharner Mechanik in Schiers eine Live-Demonstration der Anlage statt. Weitere Informationen dazu finden Sie hier. SMM

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Über den Autor

 Anne Richter

Anne Richter

Redaktorin SMM