Systemverbund
überzeugt mit Präzision

Bei der Fertigung der druckfesten, explosionsgeschützten Elektromotoren sind umfassende Normen für den Schutz von Menschen, Maschinen und Umwelt zu erfüllen. Diese Normen sind bei Siemens Ruhstorf vor allem mit höchsten Genauigkeiten verbunden. Präzision, die mit dem alten Maschinenpark nur noch mit einem erheblichen Zeit- und Kostenaufwand realisiert werden konnte.

Darüber hinaus war für Rolf Gritl, Leiter Industrial Engineering bei Siemens, auch eine wirtschaftliche Fertigung Bestandteil des Pflichtenhefts: „Die Herausforderung bei uns sind die Genauigkeiten. Uns war klar, dass es schwierig wird, das zu realisieren. Wir bewegen uns bei Durchmessertoleranzen von 9 Mikrometern beziehungsweise Qualitäten im Bereich von IT 6 und besser, die prozesssicher mit einer Maschinenfähigkeit CmK von 1,67 gefertigt werden müssen. Wir fertigen bei hoher Teilevielfalt, über 500 Typen, mit kleinen Losen bis 30 Stück. So sind die Toleranzen nur schwer prozesssicher zu realisieren. Wir wollten mit der Investition in die neuen Maschinen auch die Rüstzeiten senken und die Hauptzeiten effizient steigern.“

Geplant waren dafür zunächst ein horizontales Dreh-Fräszentrum und ein Fräs-Drehzentrum. Versuche mit unterschiedlichen Anbietern machten schnell deutlich, dass die besten Ergebnisse mit dem Fräs-Drehzentrum CP 2000 von Heller erzielt werden konnten. So wurde in drei Maschinen dieser Baureihe plus ein Multi-Level-System von Fastems investiert.

Obwohl bei den Bauteilen das Drehen überwiegt, hat man sich in Ruhstorf für Fräs-Drehzentren entschieden. Frank Strothmann, Technologe bei Siemens, sieht die Vorteile vor allem in der Automation: „Das Problem ist, dass man bei jeder Beladung für die Greifer- und Futterbeladung mindestens ein Spannmittel umrüsten muss. Bei unserer hohen Teilevarianz, den kurzen Laufzeiten und relativ langen Werkzeugwechselzeiten gegenüber einem Bearbeitungszentrum sehe ich horizontale Dreh-Fräszentren nicht als wirtschaftliche Lösung.“

Auf Grund der Teilevielfalt, der geringen Losgrößen und dem Wunsch, im Mixbetrieb Rüstzeiten zu reduzieren und just in time für die Montage zu fertigen, wurde im weiteren Verlauf dieses Projekts die Automation zum zentralen Thema. Und so wuchs aus der zunächst einfachen Palettenspeicher-Lösung ein flexibles Fertigungssystem mit einem Multi-Level-System von Fastems – genauer: ein MLS-LD mit einer Tragkraft von 700 Kilogramm je Palette, das Platz für 72 Maschinenpaletten bietet und zwei Hochgenauigkeits-Rüststationen integriert.

Integrierte Logistikabläufe

Das zentralisierte Paletten-Handling mit integrierten Be- und Entladestationen oder der Leitrechner von Fastems mit der Manufacturing Management Software MMS5 klingen zunächst nach Standard, aber für Sebastian Spanfelner, Verkaufsleiter bei Fastems, handelt es sich um ein kundenspezifisches Fertigungssystem: „Für uns war weder der gesamte Automationsprozess, die Reduzierung der Rüstzeiten noch die Schnittstellen zu Heller ein Problem. Das MLS sorgt dafür, dass alle Logistikabläufe und der notwendige durchgängige Informationsfluss nahtlos in den Fertigungsprozess integriert werden. Um das System zu entladen oder mit Material zu versorgen, benötigt man vor den Rüststationen entsprechend Platz, den wir nicht hatten. Es ist uns aber trotz des knappen Platzangebots auch aufgrund einiger Säulen in der Halle gelungen, die Fläche optimal zu nutzen.“

Nun ist es speziell beim zügigen Arbeiten an den Rüst- und Ladestationen für die Bediener wichtig zu wissen, was als Nächstes zu tun ist. Die aktuellen Aufträge sind daher bereits vor Produktionsbeginn in der Software von Fastems auf dem Leitrechner hinterlegt, wobei MMS5 die Fertigung in diesem konkreten Fall über einen Zeitraum von drei Schichten vorausplant. Der Bediener erhält vor Schichtbeginn sämtliche relevanten Informationen über die gesamte Fertigungsplanung inklusive aller Rüstinformationen und die notwendigen Ressourcen. Siemens Ruhstorf verfügt jetzt über ein hochtransparentes Automationssystem mit Auftragsverwaltung, vorausschauender Fertigungsplanung und intelligenter NC-Programm- sowie Werkzeugverwaltung.

Seit Ende 2014 ist man mit der Anlage produktiv und mittlerweile bereits bei einer Verfügbarkeit von 95 Prozent der Gesamtanlage angelangt. Holger Langer, Gebietsvertriebsleiter bei Heller, führt diese Ergebnisse einerseits auf die enge Zusammenarbeit mit Siemens, andererseits auch auf die intensive Entwicklungsarbeit zurück: „Dieses Projekt hat für uns zwei Jahre vor der Inbetriebnahme begonnen und war auch für uns bei diesen Genauigkeitsanforderungen eine Herausforderung. So haben wir beispielsweise festgestellt, dass die 1000 Umdrehungen pro Minute beim Drehen sowie die hohen Drehzahlen beim Fräsen Verdunstungskälte erzeugen und deshalb eine Temperierung des Kühlmittels notwendig ist, um die Prozessstabilität zu gewährleisten. Berücksichtigt man die Teilevarianz, die kleinen Losgrößen und den Systemverbund von drei Maschinen, ist diese Anlage sicher einzigartig. Wenn Heller in kleinen Losgrößen und hoher Flexibilität gefragt ist, müssen wir dem Kunden auch über die Automatisierung einen Mehrwert bieten. Dazu verfügen wir über eine eigene Automationsabteilung, und im konkreten Fall war Fastems ein kompetenter und zuverlässiger Partner.“ Wie weit man mittlerweile die Rüstzeiten reduzieren und die Hauptzeiten bei Siemens erhöhen konnte, machen die gemessenen 20.000 Spindelstunden im Jahr deutlich.