Produktivitätssprung bei Losgröße 1

Die Bilanz der Reorganisation ist beeindruckend: Während die Zahl der Maschinen halbiert werden konnte, hat sich der Output in der Messer- und Backenfertigung verdreifacht. Statt ein Werkstück nach dem anderen Schritt für Schritt zu bearbeiten, nehmen die Mitarbeiter jetzt einen Warenkorb von vier Bauteilen in den Blick. „Aus klassischen Fräsern wurden WOPler (WOP=werkstattorientiertes Programmieren), die programmieren, rüsten und die Maschinen bedienen“, erläutert Daniel Princip, Meister mechanische Fertigung. „Dabei arbeiten sie als Team in Rotation, so dass jeder Mitarbeiter sämtliche Arbeitsgänge beherrscht.“

Links: Die Aufspanntürme sind mit jeweils acht Schunk Vero-S NSE-plus 138 Nullpunktspannmodulen bestückt.
Rechts: Das Schunk-Schnellwechselmodul versorgt den Spannturm an der Rüst-
station mit Druckluft und überträgt die Signale der Abfrage.

Die Fräskenntnisse stecken heute weitgehend im programmierten Ablauf. Die Mitarbeiter managen die einzelnen Bearbeitungen und optimieren den standardisierten Gesamtprozess: Wie kann ich ein Teil noch besser spannen? Wie stabilisiere ich die Bearbeitung? Wie beschleunige ich den Prozess? Rund elf Stunden mannlose Hauptzeit stehen pro Tag zur Verfügung, um parallel zu rüsten, am CAM-System zu programmieren oder Prozessverbesserungen durchzuführen.

Trends µ-genau

Mehr als nur Hardware

Wer an eine Automatisierung denkt, sollte bei den bestehenden Prozessen beginnen und alles auf den Prüfstand stellen. Wichtig ist, zu klären, wo sich Abläufe, Prozesse und Produkte sinnvoll standardisieren lassen. Zusammen mit einem erfahrenen Partner sollten insbesondere auch jene Prozesse beleuchtet werden, die der Automatisierung vor- und nachgelagert sind. Darüber hinaus ist es für den Erfolg einer Automatisierung essenziell, die betroffenen Mitarbeiter einzubinden – möglichst von Anfang an. Damit lassen sich vorhandene Potenziale und Ideen in eine neue Lösung integrieren. Und vor allem schafft die frühe Einbindung die notwendige Akzeptanz.

Dem Ziel einer Null-Fehler-Quote bei maximaler Produktivität ist man heute ein großes Stück näher gekommen. Hierzu trägt unter anderem ein Spannkonzept bei, das das Team im

Die Werkstückanlage und den Spannzustand kann der Maschinenbediener anhand der Farbe auf dem Monitor ablesen.

Schulterschluss mit der BMW-eigenen Konstruktion entwickelt hat. Unproduktive Nebenzeiten, wie Umspannen, Ausrichten oder die Bestimmung des Nullpunkts wurden konsequent aus den Maschinen verbannt. Zudem wurde die Fertigung vieler Einzelteile standardisiert. „Rund 80 Prozent unserer Bauteile lassen sich mittlerweile industrialisiert fertigen“, fasst Princip das Ergebnis zusammen. Sobald die Konstruktion abgeschlossen ist, integriert man neue Werkzeugkomponenten in den Standardprozess. Bearbeitet werden Bauteile mit Kantenlängen zwischen 50 und 500 mm, von weich bis durchgehärtet in zwei bis maximal vier Aufspannungen.

Zentrale Rüststation

An einer zentralen Rüststation spannen die Maschinenbediener die Werkstücke anhand eines werkstückspezifischen, digitalen Rüstplans manuell auf Schunk Vero-S 8-fach-Aufspanntürme aus schwingungsdämpfendem Grauguss. Wahlweise kommen vom BMW Werkzeugbau entwickelte Lochrasterplatten, variabel bestückbare Schunk Kontec KSM2 Mehrfachspanner mit Backenschnellwechselsystem und Anschlageinheit oder Schunk Rota-S plus 3-Backen-Handspannfutter zum Einsatz, die jeweils über Spannbolzen mit den Vero-S NSE plus 138 Nullpunktspannmodulen des Spannturms verbunden werden.

Auf einen Blick

Nullpunktspannsystem Vero-S von Schunk

Das Schunk Nullpunktspannsystem Vero-S gewährleistet Einzugskräfte bis 40 000 N und einer Wiederholgenauigkeit < 0,005 mm. Große Auflageflächen erhöhen zusätzlich die Steifigkeit der Spannung. Selbst hohe Vorschübe steckt das Spannsystem locker weg, ohne dass dynamische Schwingungen die Standzeit der Werkzeuge verkürzen oder Rattermarken an der Werkstückoberfläche entstehen. Die leistungsdichten Module eignen sich gleichermaßen zur effizienten und präzisen Spannung von Paletten, Schraubstöcken, Mehrbackenfuttern oder kompletten Spanntürmen. Auch eine Werkstückdirektspannung ist möglich.

Um alle vier Seiten des Schunk Spannturms schnell und ergonomisch rüsten zu können, wird dieser an einer nach den Vorgaben der BMW Arbeitssicherheit entwickelten Rüststation zunächst um 90° in die Horizontale geschwenkt und anschließend in der geschwenkten Position Werkstück für Werkstück um die eigene Achse gedreht. Dabei steuert der Bediener den Spannvorgang über einen von Schunk entwickelten, selbsterklärenden Touch-Screen. Indem die Werkstückauflage und die Verriegelung der Nullpunktspannmodule abgefragt werden, ist sowohl an der Rüststation als auch in der Maschine ein Maximum an Prozesssicherheit gewährleistet. Eine Schnellwechselkupplung aus dem

Per Kran hebt Maschinenbediener Johannes Kastl den fertig gerüsteten Spannturm in die Maschine.

umfassenden Roboterzubehörprogramm von Schunk sorgt sowohl an der Rüststation als auch in den Maschinen für eine prompte Versorgung des Spannturms mit Druckluft und Signalen. Radial angeordnete Spannschieber ziehen bei Schunk Vero-S die Spannbolzen ein und verriegeln diese selbsthemmend kraft- und formschlüssig über ein Federpaket. Die Fixierung beziehungsweise Positionierung erfolgt über einen Kurzkegel mit einer garantierten Wechselwiederholgenauigkeit < 0,005 mm. Aufgrund einer konischen Passung können die Spannbolzen der Lochrasterplatten und Mehrfachspanner auch außermittig und damit besonders einfach in die Module gefügt werden. Mit seinem patentierten Eil- und Spannhub erzielt Vero-S NSE plus eine Einzugskraft bis 9000 N. Mit aktivierter Turbofunktion, die bei jedem Modul bereits integriert ist, steigt diese auf bis zu 40 000 N. So ist auch bei anspruchsvollen Bearbeitungen eine maximale Präzision gewährleistet. Die Haltekraft liegt bei 75 000 N. Da lediglich zur Aktivierung und Deaktivierung der Module ein kurzer Druckluftimpuls erforderlich ist, können die Schunk Spanntürme mit den präzise gespannten Teilen energiefrei per Kran gehandhabt, in einem Pufferspeicher oder im Palettenbahnhof der Maschinen gelagert und sukzessive in die jeweilige Maschine eingewechselt werden.

Profil

BMW Werkzeug- und Formenbau

Auf die drei Standorte München, Dingolfing und Eisenach ist der Werkzeug- und Formenbau von BMW aufgeteilt. Insgesamt mehr als 720 Mitarbeiter fertigen auf 32 000 m2 Betriebsfläche etwa die Hälfte des Aufkommens aller BMW Werkzeuge für die Herstellung der Karosserie-Außenteile in allen BMW Presswerken. 13 Großfräsmaschinen und zahlreiche Klein- und Mittelfräsmaschinen bilden das Rückgrat der mechanischen Fertigung im Werkzeug- und Formenbau. Für höchste Prozesssicherheit stehen den Werkzeugmachern rund 20 Erprobungspressen mit bis zu 23 000 kN Presskraft zur Verfügung.

Links: Flexible und effiziente Fertigung im Kleinteilebereich.
Rechts: Schunk Kontec KSM Mehrfachspanner sind präzise und zuverlässig. Allrounder. Schlanke Backen ermöglichen eine optimale Zugänglichkeit.
Bilder: Schunk

Hohe Präzision und Wiederholgenauigkeit

Gegenüber einer herkömmlichen Aufspannung mit Spannpratzen und Schrauben punktet das System des Kompetenzführers für Spanntechnik und Greifsysteme mit einem hohen Standardisierungsgrad und einer auf Anhieb exzellenten Präzision und Wiederholgenauigkeit. Die außerordentlich hohe Steifigkeit verhindert auch bei hohen Zustellungen zuverlässig, dass das Werkstück aufschwingt, wodurch sowohl die Standzeiten der Werkzeuge als auch die Werkstückqualität beeinträchtigt würden. Um die Lebensdauer und Prozesssicherheit zu erhöhen, sind bei Schunk Vero-S sämtliche Funktionsteile, wie Grundkörper, Spannbolzen und Spannschieber in gehärtetem Edelstahl ausgeführt und damit absolut korrosionsbeständig. Zudem sind die wartungsfreien Module komplett abgedichtet und so vor Spänen, Staub und Kühlschmiermittel geschützt. Das Spannkonzept kommt heute in identischer Weise im Dreischichtbetrieb auf zwei neuen 5-Achs-Bearbeitungszentren Mikron HPM 1350U von GF Machining Solutions zum Einsatz, wobei jeweils die dritte Schicht dank einem dreifachen Paletten-Wechselsystem komplett mannlos gefahren wird. Zusätzlich können sämtliche Prozesse 1:1 an die beiden 5-Achs-Zentren Grob G550 und DMU 60 übergeben werden, die ebenfalls mit der Schunk Nullpunktspannlösung ausgestattet sind.

Kontakt:

• BMW AG, www.bmw-muenchen.de
• Heinz-Dieter Schunk GmbH & Co. Spanntechnik KG, www.schunk.com