Bearbeitungszelle

Vollautomatisierte Zelle für den Formenbau

17. Mai 2022, 9:46 Uhr | Klaus Vollrath
 Vollautomatisierte Zelle für den Formenbau
Blick in die vollautomatisierte Fertigungszelle: Der auf einer Linearschiene laufende Roboter bedient drei Werkzeugmaschinen, die Koordinatenmessmaschine und die Waschanlage. Material, Paletten und Werkzeug sind in Regalen aufgereiht.
© Klaus Vollrath

Im Werkzeug- und Formenbau geht der Trend hin zu vollautomatischen Zellen mit integriertem Handling im 24/7-Vollbetrieb. Voraussetzung ist eine Digitalisierung. Bei der Umstellung sollte auf das Einbinden der Belegschaft geachtet werden.

Im Werk Neidlingen stellt Festool Druckgieß-, Spritzgieß- sowie Duroplastwerkzeuge für die Festool Gruppe her. Ihre Aufträge erhält die Gesellschaft nicht direkt von den Werken der Gruppe, sondern von Systemlieferanten, die von der Muttergesellschaft mit der Entwicklung und Herstellung neuer Produkte beauftragt wurden. Bei diesen Unternehmen muss der Neidlinger Werkzeugbau den Zuschlag jeweils im direkten Preis- und Leistungsvergleich mit dem freien Markt erringen. Andererseits kann die Abteilung selbst Aufträge am freien Markt hereinholen, um ihre Kapazitäten auszulasten. Bis vor wenigen Jahren wurden die Werkzeuge in einem Maschinenpark mit je einer Draht- und eine Senkerodiermaschine sowie drei Fräsbearbeitungszentren, davon nur eines mit fünf Achsen, gefertigt. Diese Maschinen wurden von Mitarbeitern betreut, die neben der Beobachtung der Bearbeitungsabläufe Aufgaben wie das Auf- und Abspannen von Werkstücken, das Be- und Entladen der Maschinen, das Einrichten sowie den Wechsel von Werkzeugen erledigten. Die Betreuer kümmerten sich zudem noch um die Qualitätssicherung. Die Auslastung der Maschinen war damit nicht zufriedenstellend. Um wettbewerbsfähig zu bleiben, fiel im Unternehmen die Entscheidung, diesen auf den aktuellen Stand der Technik zu bringen.

Ziel: vollautomatisierte Zelle

Das Ziel war eine automatisierte Fertigungszelle, in der Technologien wie 5-Achs-Fräsen, Senkerodieren, Koordinatenmessen und professionelle Nassreinigung vollständig integriert sind, um so alle Schlüsseltechnologien automatisiert und verknüpft betreiben zu können. Hinzu kamen Speicher für Fräswerkzeuge und Elektroden sowie für auf Erowa-Paletten aufgespannte Werkstücke. Transportaufgaben erledigt ein auf einer Linearschiene laufender Handlingroboter. Innerhalb dieser Zelle erfolgen alle Abläufe komplett mannlos. Aufgabe der Mitarbeiter*innen ist die Versorgung der Zelle mit den zu bearbeitenden Werkstücken und den benötigten Werkzeugen. Darüber hinaus obliegt ihnen die Erstellung der NC-Programme für alle eingebundenen Fertigungsverfahren. Zentral gesteuert wird die Zelle über den Jobmanager RMSMain von Röders. Dieser ist in der IT-Hierarchie des Unternehmens nach oben an das ERP-System IK Office angebunden.

Vollautomatisierte Zelle für den Formenbau
Der Roboter im Zentrum der Fertigungszelle ist für das vollautomatisierte Be- und Entladen der Maschinen zuständig. Im Bild zu sehen ist das Absetzen einer Palette auf dem Nullpunktspannsystem der Senkerodieranlage von Exeron.
© Klaus Vollrath

Für die Umsetzung der vollautomatisierten Fertigungszelle war Röders verantwortlich. Das Unternehmen kann auf Erfahrungen aus der Installation von Komplettlösungen voll automatisierter Fertigungszellen einschließlich der Einbindung von Fremdfabrikaten unterschiedlicher Hersteller zurückgreifen. Nach Abschluss der Installation bilden nun insgesamt vier Röders-Anlagen – zwei fünfachsige Fräsbearbeitungszentren der RXP-Baureihe, ein Handlingroboter und ein Jobmanager RMSMain – das Rückgrat der Fertigung bei Festool. Hinzu kommen Speicher für 110 palettierte Werkstücke und 258 Werkzeuge. Ergänzt wird dies um die Kapazität der Werkzeugwechsler in den Fräsmaschinen selbst. Die RXP 601 DSH wird schwerpunktmäßig zur Bearbeitung von Graphitelektroden eingesetzt, während mit der größeren RXP 950 DSH vor allem die Hartbearbeitung erfolgt. Als Werkstoffe kommen dort überwiegend der Warmarbeitsstahl 1.2343 und teils auch der Kaltarbeitsstahl 1.2379 zum Einsatz. Die Rohlinge werden im bereits gehärteten Zustand (54 – 60 HRC) aus dem Vollen geschruppt und anschließend gefinisht. Im Vergleich zum früheren Vorgehen – Schruppen im weichen Zustand, dann Härten und schließlich finishen – können so Durchlaufzeiten und Kosten reduziert werden. Letztere vor allem, da die Anzahl der manuellen Arbeitsgänge deutlich gesenkt werden konnte.

Neben den beiden Fräsmaschinen gehören zur Zelle noch eine Koordinatenmessmaschine von Hexagon, eine Senkerodiermaschine von Exeron sowie eine automatische Waschanlage von Mafac. Die Ver- und Entsorgung der Zelle mit Material und Werkstücken erfolgt über eine Schleuse: Hier werden die auf Paletten aufgespannten Rohlinge ein- und fertig bearbeitete Formkomponenten ausgeschleust. Alle anderen Abläufe innerhalb der Zelle erfolgen automatisch, koordiniert durch den Jobmanager RMSMain.

Vollautomatisierte Zelle für den Formenbau
Der Jobmanager RMSMain koordiniert sämtliche Abläufe in der Zelle und kommuniziert mit der Arbeitsvorbereitung sowie mit dem ERP-System von Festool.
© Klaus Vollrath

Der Jobmanager RMS Main ist als offenes System konzipiert und verfügt über alle zur Kommunikation mit eigenen sowie mit fremden Systemen erforderlichen Schnittstellen. Um das Zusammenspiel der einzelnen Komponenten in der Zelle abzustimmen, arbeiteten die Expert*innen von Röders, Hexagon, Exeron und Mafac zusammen. Die Zelle läuft laut Festool bereits seit Mitte 2019 ohne nennenswerte Probleme. Die Auslastung im 24/7-Betrieb liege heute sehr deutlich über den früher erreichten Werten.

Belegschaft »mit im Boot«

 

Vollautomatisierte Zelle für den Formenbau
Der Autor: Klaus Vollrath ist freiberuflicher Journalist, Fotograf und Cineast beim Redaktionsbüro Klaus Vollrath in Aarwangen/Schweiz.
© Klaus Vollrath

Festool betont, dass es bei solch einer Umgestaltung stark auf die Mitarbeiter ankomme. Qualifziertes und engagiertes Personal sei in einem hochtechnischen Unternehmen wie Festool das entscheidende Betriebskapital. Wenn man es nicht schaffe, die Belegschaft »mitzunehmen« und von den Vorteilen der Neugestaltung zu überzeugen, komme man selbst mit der Beschaffung der bestmöglichen Technologie nicht weit. Die Mitarbeiter*innen hätten die Notwendigkeit und die Vorteile der Umstellung nicht nur akzeptiert, sondern sich aktiv dafür engagiert. So konnte die Umstellung in der laufenden Produktion erfolgen. Als Vorteil erwies sich hierbei die Tatsache, dass die von Röders entwickelte Software auf dem Betriebssystem Windows basiert und deshalb vergleichsweise leicht zu erlernen war. Auch waren Struktur und Handhabung der Programmierung sowohl bei den Maschinensteuerungen als auch beim Jobmanager an die betriebstypischen Abläufe angepasst. Insgesamt wurden nur zwei Schulungen benötigt, zunächst eine Woche für die Maschinen und später noch einmal drei Tage für den Jobmanager. Wenn es danach in der Hochlaufphase einmal hakte, sei die Hilfe schnell und kompetent erfolgt, teils mithilfe der Fernwartung durch die Zentrale in Soltau, teils direkt durch das ortsnahe Servicepersonal von Röders.


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