Über den eigenen Bereich hinaus

Werkzeugbauten sind zunehmend weit über die reine Werkzeugherstellung hinaus gefordert. Immer stärker bringen sie sich in den gesamten Prozess im Unternehmen ein. Durchaus sinnvoll, schließlich werden im Werkzeugbau die Weichen für eine prozesssichere, effiziente und wirtschaftliche Produktion gestellt. Im Zeichen von Industrie 4.0 ist es naheliegend, die Daten, die in der Produktion anfallen, in den Werkzeugbau zurückzuspielen. Der nächste Schritt in Richtung Übernahme von Produktionsverantwortung ist nur konsequent – wie in den internen Werkzeugbauten bei Audi in Ingolstadt, Phoenix Contact in Blomberg und bei ZF Friedrichshafen in Schweinfurt.

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Am konsequentesten ist dieser Ansatz bei Audi realisiert: Hier ist Jörg Spindler nicht nur als Leiter Werkzeugbau der Audi AG verantwortlich für die Werkzeugbau‑Standorte Ingolstadt, Neckarsulm, Györ/Ungarn, Audi Tooling Barcelona (ATB) in Martorell/Spanien und Audi Tooling China (ATC) in Peking/China.

Wenn sich Werkzeugbau und Presswerk als eine Einheit begreifen, ist der Weg frei für eine optimale Gestaltung der Gesamtprozesse. – Bild: Audi

Er leitet er zudem das Kompetenzcenter Anlagen‑ und Umformtechnik. Hier laufen die Aktivitäten von Werkzeugbau und Presswerk gebündelt zusammen, um Kompetenzen und wertvolle Synergien optimal zu nutzen.

“Wenn die Mitarbeiter den Blick fürs Ganze bekommen und entsprechend handeln, wird der Weg zum fertigen Produkt deutlich effizienter, wirtschaftlicher und auch schneller”, betont Spindler. “Das erhöht die Wettbewerbsfähigkeit des Gesamtunternehmens. Und das ist angesichts von Zukunftsthemen wie der Elektromobilität oder auch den Herausforderungen wie etwa der Digitalisierung unserer eigenen Fertigung ein großer Vorteil.”

Wenn die Hürden zwischen den Abteilungen fallen und sich Werkzeugbau und Presswerk als eine Einheit begreifen, ist der Weg frei für eine optimale Gestaltung der Gesamtprozesse. Ein Faktor dabei ist, die Daten, die bereits heute überall im Gesamtprozess anfallen, zusammenzuführen und sinnvoll zu verknüpfen.

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Hand in Hand arbeiten

“Der Werkzeugbau ist nach wie vor der Lieferant, die Presswerke bleiben die Kunden – aber wir arbeiten deutlich stärker Hand in Hand”, erläutert Spindler. “So sind beispielsweise jene Kollegen, die später im Presswerk für die Wartung der Werkzeuge zuständig sind, schon bei der Werkzeugentstehung dabei – das hält zudem die Übergabeprozesse sehr schlank und erhöht die Flexibilität.”

In die Entwicklung der neuen Werkzeuggeneration bei Audi sind Informationen aus allen Bereichen eingeflossen. – Bild: Audi

Die Verantwortlichkeiten sind nach wie vor klar definiert. Nur ist jetzt jeder gefordert, das Beste für das Gesamtunternehmen zu erreichen – und nicht nur für den eigenen Bereich: “Das ist wie beim Fußball”, zieht Spindler den Vergleich. “Jeder hat seine Position – aber jeder ist gefordert, auch bei anderen mitzudenken und mitzuhelfen.”

Rotation nicht nur in den Leitungsfunktionen und zahlreiche gemeinsame Projekte tragen dazu bei, die unterschiedlichen Bereiche organisatorisch intensiv untereinander zu verknüpfen und eine Denkweise zu fördern, die ganzheitlich im Sinn des Gesamtunternehmens agiert. Von den Mitarbeitern wird dieser Ansatz in vollem Umfang mitgetragen – sie sehen mit den neuen Aufgabenfeldern auch neue Perspektiven und Entwicklungsmöglichkeiten für sich selbst.

Nicht nur die Weiterbildung ist bereichsübergreifend – in Projekten sind zunehmend bereichsübergreifende Teams aus Presswerk und Werkzeugbau aktiv. Der Erfolg gibt dem Konzept Recht: So waren etwa bei der Entwicklung des Intelligenten Werkzeugs die Synergieeffekte deutlich sichtbar. Und auch in das sehr umfassende Konzept der Fernwartung der Karosseriebauanlagen und Werkzeuge oder die Entwicklung der neuen Werkzeuggeneration sind Informationen aus allen Bereichen eingeflossen.

Simulationen sinnvoll nutzen

Neben neuesten technischen Verfahren, die dort eingesetzt werden, wo ihre Möglichkeiten sinnvoll genutzt werden können, haben auch Simulationen ihren festen Platz: Wird etwa eine Autotür in ihrer Einbausituation simuliert, können schon im Werkzeug Vorhaltungen eingebracht werden, damit die Tür bei der Montage perfekt passt. “So lassen sich Korrekturschleifen intelligent einsparen”, erklärt Spindler. “Das heißt aber auch, dass man deutlich über das bloße Werkzeug, über die Produktion der Blechteile hinausdenken muss.”

Die Werkzeuge sind mit RFID-Chips ausgestattet – ihre Bewegungen in der Realwelt sind mit ihrem digitalen Schatten direkt verknüpft. – Bild: Phoenix Contact

Schon seit längerem haben auch die Verantwortlichen im Internen Werkzeugbau bei Phoenix Contact den Blick in Richtung Produktion geweitet: “Wir haben uns die Prozesstechnik in Kunststoff als zweites tragfähiges Standbein neben dem Werkzeugbau aufgebaut”, erklärt Ralf Gärtner, Bereichsleiter Formenbau bei Phoenix Contact. “Damit legen wir den Fokus verstärkt auch auf die Produktion von Null- und Kleinserien als zweite Säule unserer Aktivitäten.”

Ein klarer Trend bei Phoenix Contact ist, dass unter den Mitarbeitern im Werkzeug- und Formenbau immer mehr Ingenieure zu finden sind – ihr Anteil wächst stetig: “Wir setzen auf steigende Kapazitäten – und eine hohe Geschwindigkeit im Engineering”, betont Gärtner. “Die Herausforderungen an das Know-how steigen – ob es um die Herstellung anspruchsvoller Wanddicken geht oder um die Realisierung von Rüst- und Wechselzeiten im einstelligen Minutenbereich.”

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Schneller Wechsel

Kurze Rüstzeiten – das ermöglichen im eigenen Haus entwickelte Schnellwechselsysteme, die etwa den Austausch nur der formgebenden Kavität erfordern: “Die neuen Kavitäten kommen bereits auf Betriebstemperatur vorgewärmt ins Werkzeug, wir können unmittelbar heiß in den Prozess starten. Das ermöglicht Wechselzeiten im Bereich von drei Minuten von Gutteil zu Gutteil”, berichtet Gärtner. “Wir haben Stammwerkzeuge, in denen wir bis zu 78 verschiedene Varianten unserer Produkte produzieren können.” Für ein schnelles, sicheres und einfaches Handling wurde ein passender Wechseltisch entwickelt.

Zum Portfolio des Werkzeugbaus bei Phoenix Contact gehören Spritzgießwerkzeuge, Rapid Prototyping, Rapid Tooling, Kleinserien und ein umfassendes Consulting. – Phoenix Contact

Großen Wert legt man bei Phoenix Contact auch auf die sehr hohe Datendurchgängigkeit. “Unsere Werkzeuge sind mit RFID-Chips ausgestattet – ihren Bewegungen in der Realwelt sind mit ihrem digitalen Schatten unmittelbar verknüpft. Das stellt sicher, dass bei Bearbeitungen stets alle relevanten Daten vorhanden sind – und zwar auf aktuellem Stand. Eine Spezialität der Werkzeugbauer bei Phoenix Contact sind ihre Fähigkeiten bei generativen Technologien. So haben sie Verfahren entwickelt, mit denen sich beispielsweise Kupfer lasersintern lässt. “Wir schaffen eine Leitfähigkeit von bis zu 50 MS/m”, erklärt Gärtner. “So können wir neue Steckerideen über Nacht verwirklichen und mit den Prototypen schnell in Labortests gehen.”

Auch im Werkzeugbau bei Phoenix Contact ist die Automatisierung ein wichtiger Pfeiler zu mehr Wirtschaftlichkeit. “Wichtig ist hier, dass wir die entsprechenden Prozesse zunächst lean und prozesssicher aufstellen und dann erst daran gehen, einen hohen Automatisierungsgrad umzusetzen”, beschreibt Gärtner das Konzept. “Ein hoher Standardisierungsgrad sowie sehr viele gleiche Features, die sich nur in ihren Parametern unterscheiden – das entlastet auch die CAM-Programmierer. Übrigens: Wir haben mit steigendem Automatisierungsgrad keinen einzigen Mitarbeiter verloren. Sie haben heute vielmehr intelligentere Aufgaben – ein pfiffiger Einsatz wertvoller Ressourcen.”

Systematisches Wissensmanagement

Werkzeugbauten sind sehr know-how-getriebene Unternehmensbereiche. Solange das Wissen indes nur in den Köpfen der Mitarbeiter vorhanden ist, kann es nicht systematisch und übergreifend eingesetzt werden. Daher wurde bei Phoenix Contact ein Wissensmanagement geschaffen, in dem beispielsweise der Konstrukteur dafür verantwortlich ist, dass die Erkenntnisse aus seinen Projekten und Werkzeugen auch entsprechend abgelegt werden. “So ist sichergestellt, dass beispielsweise auch junge Kons­trukteure über das Wissensmanagement auf den aktuellsten Stand der gesammelten Erfahrungen ihrer Kollegen zugreifen können”, erläutert Gärtner. “Und zwar ohne, dass sie bereits gemachte Fehler wiederholen müssen.”

Das Try-Out-Zentrum hilft dabei, die Prozessfähigkeit der Produkte schon im Vorfeld nachhaltig zu verbessern. – Bild: ZF Friedrichshafen

Auch bei ZF Friedrichshafen in Schweinfurt blickt man weit über den Tellerrand des eigentlichen Werkzeugbaus hinaus. “Wir haben ein neues Try-out-Zentrum an den Werkzeugbau angegliedert mit zwei neuen Pressen, die über 1200 beziehungsweise 450 Tonnen Presskraft verfügen. Damit sind wir jetzt in der Lage, wirklich alle Funktionen von allen Werkzeugen, die bei uns für unseren weltweiten Verbund gefertigt werden, hier am Standort freizufahren”, betont Herbert Johann, Leiter Werkzeugbau ZF Friedrichshafen. “Wir unterteilen die Werkzeuge, wenn sie montiert und abgestimmt sind, in sechs Qualitätskategorien, wobei Kategorie 1 der Serienfertigung entspricht. Im Try-out-Zentrum können wir bis Qualitätslevel 2 alles erledigen.”

Damit wird der Produktionsausfall in den Werken deutlich reduziert, die Werkzeuge sind schneller in einer prozesssicheren Produktion. “Das Try-out-Zentrum hilft uns dabei, die Prozessfähigkeit der Produkte schon im Vorfeld nachhaltig zu verbessern”, ergänzt Johann. “Die Try-out-Verantwortlichen stehen mit den Press Shops im Konzern weltweit in Verbindung und bekommen systematisches Feedback aus den Werken – die Daten werden ohne Medienbruch bis in die Konstruktion zurückgespielt. So können wir die Werkzeuge im Sinn von ‘lessons learned’ kontinuierlich weiterentwickeln.”

Industrie 4.0 ist für die Werkzeugbauer bei ZF Friedrichshafen nicht nur ein Schlagwort: “Wir sind im Konzern Oilot für Industrie-4.0-Anwendungen”, bestätigt Johann. “Wir haben uns inzwischen zu einem papierarm arbeitenden Werkzeugbau entwickelt; unser Wissen ist vernetzt, Prozessintegration und Automatisierung sind weit fortgeschritten. Eine dynamische Fertigungssteuerung kennzeichnet unsere weltweit vernetzten Werkzeugbaustandorte.

Partnerschaft mit China

Was im eigene Konzern gilt, wurde so auch in einer Partnerschaft in China umgesetzt: “Wir liefern als Werkzeugbau also an unseren chinesischen Partner nicht nur Werkzeuge, sondern praktisch den kompletten Prozess bis hin zur Pressenlinie – ein Rundum-Paket von den Prozessparametern über die Pressen, die Werkzeuge, die Schulung der Mitarbeiter bis hin zur Beratung vor Ort”, erklärt Johann. “Wir wollen hier einen Partner qualifizieren, der Werkzeuge und Bauteile für den lokalen Markt bauen kann. Es ist ein langer Prozess, der viel gegenseitiges Vertrauen erfordert. Aber letztlich für beide Seiten erfolgreich verläuft.”

Der Partner dort ist ein Familienunternehmen. “Das gegenseitige Vertrauen muss man sich geduldig erarbeiten”, betont der Werkzeugbauleiter. “Aber das ist uns sehr gut gelungen – und die Partnerschaft funktioniert jetzt beispielhaft.”

Gerade im Zusamenhang mit den internationalen Aktivitäten kommt dem “intelligenten Werkzeug”, einem weiteren Schwerpunkt der Werkzeugbauer bei ZF Friedrichshafen, große Bedeutung zu. “Bei uns steckt die Intelligenz, die der Prozess benötigt, in den Werkzeugen und nicht in den Pressen.”, erläutert Johann das Konzept. “Wir können also bei Bedarf ohne Probleme mit dem Werkzeug auf ein anderes Pressensystem umziehen und dann weiterproduzieren.”

Ein detailliertes Cost Engineering ist Basis für ein neues Geschäftsfeld im Werkzeugbau. “Wir kalkulieren alle Werkzeuge, auch die, die weltweit zugekauft werden”, betont Johann. Damit sind die Werkzeugbauer prädestiniert, den Einkauf beim weltweiten Sourcing von Werkzeugen zu unterstützen und einen Mehrwert fürs Gesamtunternehmen zu schaffen. Nochmals überarbeitet wurde auch der Vision-Strategieprozess, der von der Konzernstrategie abgeleitet ist. “Wo entwickeln wir uns hin? Was sind die künftig relevanten Produkte? Aber auch: Wie finden wir gute neue Talente? – das sind neben vielen anderen die Fragen, die wir gemeinsam unter reger Beteiligung aller Mitarbeiter beantwortet haben”, erklärt Johann. “Daraus ist eine umfassende Roadmap entstanden, die uns fit machen soll für die Zukunft.”

Juryurteil*

Audi AG (Sparte Werkzeugbau), Ingolstadt

Bild: Audi

Die Sparte Werkzeugbau der Audi AG aus Ingolstadt deckt die komplette Kette der Blechteileherstellung von der frühen Design-Beratung über die Erstellung von Karosseriewerkzeugen bis hin zum Anlagenbau und deren Inbetriebnahme ab. Die Kernkompetenz liegt in der Herstellung von Werkzeugen zur Fertigung von Pkw-Außenhautteilen mit höchsten Oberflächenanforderungen und schwer zu verarbeitenden Strukturteilen (auch pressgehärtete Umformteile). Die Sparte Werkzeugbau wurde im Jahr 1993 gegründet und beliefert sowohl die Audi AG als auch andere Marken des Volkswagen-Konzerns mit Umformwerkzeugen und Fertigungsanlagen. An den aktuell fünf Standorten Ingolstadt, Neckarsulm, Martorell (Spanien), Győr (Ungarn) und Beijing (China) beschäftigt der Audi-Werkzeugbau derzeit mehr als 2000 Mitarbeiter.

Phoenix Contact GmbH & Co. KG, Blomberg

Bild: Phoenix Contact

Phoenix Contact, weltweiter Marktführer für Komponenten, Systeme und Lösungen in der Elektrotechnik, Elektronik und Automation, hat seinen Stammsitz im westfälischen Blomberg. Das Familienunternehmen beschäftigt heute mehr als 14 500 Mitarbeiter weltweit und hat in 2015 einen Umsatz von 1,91 Mrd. Euro erwirtschaftet. Zur Phoenix-Contact-Gruppe gehören weltweite Fertigungsstätten in den Ländern Argentinien, Brasilien, China, Deutschland, Griechenland, Indien, Polen, Schweden, Türkei, USA sowie mehr als 50 eigene Vertriebsgesellschaften weltweit. Das Produktspektrum umfasst Komponenten und Systemlösungen für die Energieversorgung inklusive Wind- und Solar, den Geräte- und Maschinenbau sowie den Schaltschrankbau. Nicht nur Schrauben, Kunststoff- und Metallteile, sondern auch hochautomatisierte Montagemaschinen, Stanz-Biege- und Spritzgießwerkzeuge werden selbst gebaut. Das Leitwerk des globalen Netzwerks zum Bau von Spritzgießwerkzeugen ist in Blomberg. Es handelt sind um einen industrialisierten Werkzeugbau mit drei Neuwerkzeugsegmenten und einem Service- und Reparatursegment. Das Portfolio umfasst Beratungsdienstleistungen, Prototypen, Kleinserien, Rapid Tools sowie komplexe Mehrkavitäten- und Schnellläuferwerkzeuge.

ZF Friedrichshafen AG, Schweinfurt

Bild: ZF Friedrichshafen

Die ZF Friedrichshafen AG ist als Technologiekonzern in der Antriebs- und Fahrwerktechnik sowie der aktiven und passiven Sicherheitstechnik an rund 230 Standorten in rund 40 Ländern vertreten. Der Werkzeug- und Messmittelbau am Standort Schweinfurt besteht seit mehreren Jahrzehnten und hat sich in den letzten 10 Jahren zum industriellen Werkzeugbau mit einer nahezu durchgängig synchronisierten Fertigung entwickelt. Das dazugehörige Werkzeugportfolio umfasst komplexe Stufen-, Folge- und Einzelwerkzeuge, sowohl für die Kaltmassivumformung, die Blechumformung im Dick- und Dünnblechbereich als auch Werkzeuge für Faserverbundkunststoffe. Hinzu kommt ein breites Spektrum an hochpräzisen Prüf- und Messmaschinen.

* Im Rahmen der Veranstaltung “Werkzeugbau mit Zukunft”, 4. November 2014 in Aachen

Stärke-Profil

Audi AG (Sparte Werkzeugbau), Ingolstadt

• Entwicklung und teilweise Implementierung einer durchgängigen virtuellen Prozesskette
• Entwicklung eines intelligenten Werkzeugs, das sich selbständig auf neue Prozesseinflüsse einstellt, um den Fertigungsprozess zu stabilisieren.
• klare Vision und entsprechende Strategie des Werkzeugbaus zur “Etablierung des eigenen Werkzeugbaus als bester Werkzeugbau der Welt”.

Phoenix Contact GmbH & Co. KG, Blomberg

• klar definiertes Geschäftsmodell, aus dem Kompetenzen und Leistungen abgeleitet werden, um integraler Entwicklungspartner im Gesamtunternehmen zu sein
• zahlreiche Entwicklungsprojekte hinsichtlich Industrie 4.0, um die Innovationsfähigkeit des Werkzeugbaus weiter zu steigern
• Angebot von Weiterbildungsaktivitäten in anderen Produktionssparten im Rahmen von Schulungen und Best Practice Workshops

ZF Friedrichshafen AG, Schweinfurt

• klar definierte Vision “Gut in Takt 2020”
• ganzheitliches Leitbild für den Werkzeugbau
• Werkzeugbau als Competence Center im gesamten Produktentstehungsprozess verankert
• gesamter Auftragsabwicklungsprozess Workflow-orientiert und vollständig getaktet
• Aufbau und Einsatz einer verketteten Automatisierungslinie mit einer weltweit einzigartigen Lösung zur Implementierung der Drahterosion.

Unternehmens-Profil

Audi AG (Sparte Werkzeugbau), Ingolstadt

• Produkte: Umformwerkzeuge für Automobilkarosserieteile aus Aluminium, verzinktem und hochfestem Stahlblech, komplette Karosseriebauanlagen, Anlagen, Sondermaschinen, Vorrichtungen und anderes
• Kunden: Audi AG, Volkswagen-Konzern und externe Kunden
• Standorte: Ingolstadt, Neckarsulm, Györ (Ungarn), Barcelona (Spanien), Beijing (China)
• Mitarbeiter: mehr als 2000
• Umsatz: rund 800 Millionen Euro
• Besonderheit: Eigener Anlagen- und Vorrichtungsbau. Vom Werkzeug bis zu den Anlagen alles für den Karosseriebau aus einer Hand
• Kontakt: Audi AG Werkzeugbau, D-85045 Ingolstadt, Tel.: 0841/89-0, www.audi.com

Phoenix Contact, Blomberg

• Produkte: Spritzgießwerkzeuge, Rapid Prototyping, Rapid Tooling, Kleinserien, Consulting
• Kunden: Werke im eigenen Konzern, interne Kunden
• Standorte: Deutschland, China, Indien und Polen
• Mitarbeiter: 190 (zuzüglich 10 Auszubildende)
• Besonderheit: eigene Entwicklung von Prozess- und Maschinentechnologie
• Kontakt: Phoenix Contact GmH & Co. KG, D-32825 Blomberg, Tel.: 05235/3-120, www.phoenixcontact.com

ZF Friedrichshafen AG, Schweinfurt

• Produkte: Anfertigung von Werkzeugsystemen bis hin zur Nachstaffelung von Verschleißteilen für die Bereiche Blechumformung, Warm- und Kaltmassivumformung sowie Prüfmittel der Längenmesstechnik
• Kunden: ZF-Standorte weltweit
• Standort: Schweinfurt
• Mitarbeiter: 170 (plus 45 Auszubildende)
• Besonderheit: 100 Prozent Facharbeiteranteil
• Kontakt: ZF Friedrichshafen AG, Werkzeug- und Prüfmittelbau, D-97424 Schweinfurt, Tel.: 09721/98-0, www.zf.com

Richard Pergler