Gruppenbild. - Bild: Gogoll/vogomedia

Partnerschaftliche Zusammenarbeit zwischen Studer und Erwes Reifenberg: Rudolf Erwes, John Erwes, Sebastian Haag (vorne von links) von Erwes Reifenberg; Frank Isenheim und Cornelius Wecht (hinten von links) von Fitz Studer. - Bild: Gogoll/vogomedia

Erwes Reifenberg legt bei der Herstellung von komplexen dreidimensionalen Freiformflächen sehr hohen Wert auf das Unrunde. Und diese unrunden und gewölbten 3D-Flächen sollten mit einer Studer-S41-Universal-Rundschleifmaschine und einem hohen Automationsgrad gestaltet werden. Mit der zusätzlichen Software Studer Freeform entwickelte Studer mit dem Kunden eine bislang einzigartige Technologie für den Markt.

Mit der Anfrage einer neuen Rundschleifmaschine durch John Erwes, Geschäftsführer des Werkzeugherstellers Erwes Reifenberg, bei der Fritz Studer AG, einem Unternehmen der United Grinding-Gruppe, fiel 2018 der Startschuss für ein aufwendiges Projekt. In der Vergangenheit hatte das Unternehmen bereits sehr gute Erfahrungen mit dem Maschinenhersteller aus der Schweiz gemacht, denn im Inventar wird nach wie vor eine Studer geführt, deren erste Ziffern des Baujahres noch eine 19 schmückt.

Ambitionierte Anforderungen: Qualitätsziele erfordern spezielle Maschinenperformance

Das Ziel von Erwes Reifenberg war klar definiert: Die Zahl der Arbeitsschritte sollten runter, Bearbeitungszeiten minimiert und Kosten reduziert werden. Neben vielfältigen Branchen, die bedient werden, ist das Entwickeln, Konstruieren und Herstellen von Werkzeugen für die Verpackungsindustrie ein wichtiges Standbein für das Unternehmen. Die Expertise für ‚Caps + Closures‘ wird dabei international nachgefragt.

Erklärung der vielfältigen Features. - Bild: Gogoll/vogomedia
Cornelis Wecht erklärt dem Geschäftsführer noch einmal die vielfältigen Features, die in dieser Kombination vereint in einer Maschine einzigartig auf dem Markt sind. - Bild: Gogoll/vogomedia

„Wir müssen in diesem Bereich sehr effizient arbeiten. Die Werkzeuge sollen eine hohe Wiederholgenauigkeit mit gleichzeitig sehr niedrigen Zykluszeiten für unsere Endkunden bieten und mehrere Millionen Zyklen über einen langen Produktionszeitraum standhalten“, erklärt Sebastian Maag, im Hause für die Produktionsleitung und den Maschinenpark zuständig.

Erreicht werden diese hohen Qualitätsziele durch das Know-how der Mitarbeiter, einem modernen Maschinenpark in Kombinationen mit Automationslösungen. „So stiegen im Verlaufe des Projektes die nachgefragten Anforderungen“, erinnern sich Frank Isenheim und Cornelius Wecht von Fritz Studer. Damit habe der Kunde sie „ganz schön ins Schwitzen gebracht“, wie beide einräumen.

Es wurde schließlich eine Maschinen-Performance nachgefragt, die in dieser Kombination noch in keinem Maschinentypen bei Studer vereinigt war. Kurz: es mussten einige neue Maschinenfunktionen entwickelt werden, die es so auf dem Markt noch nicht gab. Denn neben dem klassischen Rundschleifen, dem Gewindeschleifen sowie dem Gewindeschleifen mit extrem großen Gewindesteigungen sollte darüber hinaus die Maschine das Unrund-Schleifen anbieten können. Um es präzise auszudrücken: das Unrundschleifen mit kegelförmigen Werkstücken und gebogener Kontur.

Gewindeschleifen. - Bild: Studer
Gewindeschleifen auf der S41. - Bild: Studer

Studer startet Entwicklungsprojekt für spezielle Anwendung

„Es war also nicht so, dass wir die nachgefragte Technik hier aus dem Regal abverkaufen konnten“, bringt es Studer-Gebiets-Verkaufsleiter Wecht auf den Punkt. In der Folge kam es zu einem intensiven Austausch zwischen dem Anwender Erwes Reifenberg und dem Hersteller Studer – und aus einer ersten Anfrage entwickelte sich ein „partnerschaftliches Entwicklungsprojekt“. Haag räumt ein, die vielfältigen Anforderungen auch bei anderen Anbietern nachgefragt zu haben. Diese hätten in Bezug auf das technische Gesamtpaket aber auch alle nacheinander abgewunken. „Beim unrunden 3D-Schleifen hat sich dann die Spreu vom Weizen getrennt,“ erinnern sie sich an die ersten Schritte in diesem Projekt.

Im Hause Erwes Reifenberg gab es für die Anfrage einen konkreten Anwendungsfall in Form einer Verschlusskappe mit Verschlussmechanismus. Einem Werkzeugeinsatz, der komplett geschliffen werden sollte: mit verschiedenen Schleifbewegungen an unrunden 3D-Freiformflächen. Das Gegenstück mit einer 3D-Innenkontur musste ebenfalls bearbeitet werden.

„Einfache Einsätze wurden bislang auf der vorhandenen Studer-Maschine abgearbeitet. In der Vergangenheit war es so, dass wir praktisch jedes Teil von Hand bearbeitet haben“, betont der seit 15 Jahren im Unternehmen tätige Produktionsleiter noch einmal. Obwohl man beim Rundschleifen über sehr viel Expertise verfüge, gestaltete sich die die Prozessabwicklung immer unwirtschaftlicher.

Auf einen Blick: die Studer S41

Die S41 ist eine CNC-Universal-Rundschleifmaschine für große Werkstücke. Sie verfügt über Spitzenweiten von 1.000/1.600 Millimeter und Spitzenhöhen von 225/275 Millimeter. Sie bearbeitet Werkstücke mit einem Maximalgewicht von 250 Kilogramm. Die S41 ist eine CNC-Universal-Rundschleifmaschine der neuen Generation. Sie verfügt über viele technische Finessen wie zum Beispiel dem revolutionären StuderGuide Führungsbahnsystem, hochpräzisen Achsantrieben mit Linearmotoren, extrem schnellem Direktantrieb der B-Achse, und einer noch größeren Auswahl an Schleifkopfvarianten.

Das Ziel war es, die Produktivität durch den Zukauf von Maschinenperformance zu erhöhen. In der Entwicklungsphase wurden zwei Schleifversuche im Hause von Studer gefahren. Mit dem ersten Schleifversuch wurde das Werkstück mit der herkömmlichen und vorhandenen Technik realisiert.

„Es stellte sich aber dann die Frage noch mehr Anwendungen in einem ganzheitlichen Arbeitsprozess zu integrieren“, wie Isenheim erklärt. Das wurde dann in einem zweiten Schleifversuch realisiert. Das Werkzeug wurde dazu tatsächlich komplett geschliffen.

Auch die Software wurde entsprechend angepasst

Dafür wurde eine spezielle Software von Studer genutzt, die sämtliche Schleifanwendungen mithilfe einer sehr hohen Rechnerkapazität umsetzten kann. Für die komplexen Anwendungen mit gebotener Effizienz in der Bearbeitung ist das von großer Bedeutung. Das notwendige Software-Modul „Studer Freeform“ wurde speziell dafür erweitert, um das Freiformschleifen anwenden zu können. „Die Anpassungen wurden dann durch unsere Software-Ingenieure realisiert“, betont Wecht.

Die Herzkammer der S41. - Bild: Gogoll/vogomedia
Die Herzkammer: Die S41 kann gewölbte und unrund geformte 3D-Freiformflächen mit höchster Präzision schleifen. - Bild: Gogoll/vogomedia

Das wurde mit der neuen Lösung erreicht

Zielsetzung war es, die Bearbeitungszeit pro Bauteil deutlich zu reduzieren, erinnert sich Fabian Müller, Leiter Werkzeugbau, noch einmal an die internen Vorgaben bei Erwes Reifenberg. „Statt nun 90 Minuten zu fräsen, läuft so ein Bauteil nun zehn Minuten auf der Rundschleifmaschine“, macht er die Wirtschaftlichkeit an dieser Stelle mit imposanten Zahlen begreiflich.

Beweisführung, die Zweite: Bei der Bearbeitung einer Außenkontur konnte die Durchlaufzeit durch die S41 auf vier Minuten gegenüber von ursprünglich 30 Minuten eingedampft werden. Gerade bei den hohen technischen und terminrelevanten Anforderungen, die sich Erwes Reifenberg im Markt tagtäglich stellen muss, kann man das Rundschleifen nicht einfach outsourcen. Zum einen bekomme man es erfahrungsgemäß bei der sehr eng getakteten Projektabwicklung immer wieder zu Abweichungen, weil man an dieser Stelle nicht Herr des Prozesses ist. Zudem habe der Werkzeughersteller so hohe vertragliche Anforderungen seitens seiner internationalen Kunden, dass solche Bauteile nicht extern vergeben werden dürften.

Nur noch ein Arbeitsgang. - Bild: Studer
Mit einem Arbeitsgang auf der Studer-Maschine werden fünf Schritte in der herkömmlichen Fertigung ersetzt. - Bild: Studer

Maag geht bei der Frage der Wirtschaftlichkeit noch einmal richtig ins Detail. „Wenn ich beispielsweise einen Gewindekern habe, wie er bei uns sehr häufig benötigt wird, und im Innendurchmesser sitzt noch etwas drin, wie beispielsweise ein Kupferkopf, ist der interne Aufwand immens.“ Die Passung für so ein Kopfstück wurde in der Vergangenheit geschliffen, dann ging es zum Fräsen, um die Passung zu fräsen. Anschließend ging das Bauteil für das Finishing der Oberfläche zum Schleifen zurück. Die Rüst- und Programmierarbeiten sorgten dann in der Addition für eine sehr hohe Bearbeitungszeit pro Bauteil.

„Das alles können wir jetzt in einem Arbeitsgang auf der Studer S41 abarbeiten“, versichern die Anwender.„Dadurch, dass wir eine Lünette haben, müssen wir nicht zwischen den Spitzen schleifen, gleichzeitig können wir noch eine Innenpassung im Innenbereich direkt mit abwickeln.“ Mit einem Arbeitsgang auf der Studer-Maschine werden fünf Schritte in der herkömmlichen Fertigung ersetzt. In Kombination mit der vom Team Maag und Müller ermittelten Zeitersparnis eine unschlagbare Kombination in Sachen Performance und Wirtschaftlichkeit.

In der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung im Vorfeld der Investition wurden weitere Faktoren mitberücksichtigt. Durch das Verlagern der Arbeitsschritte auf die Rundschleifmaschine wurden Maschinenkapazitäten beim CNC-Drehen und auf den Bearbeitungszentren frei und es entfallen Liegezeiten.

„Alles unter der Prämisse, höhere Qualität mit einer sehr hohen Wiederholgenauigkeit zu fertigen“, ist Erwes nach wie vor von der Investition überzeugt. Denn eine Standzeit von zwei Millionen Schuss sind für Werkzeuge von Erwes Reifenberg schon Standard.

Das Unternehmen Erwes Reifenberg konkurriert mit seinen Produkten am Weltmarkt. Erwes hat mit dieser Investition Mut bewiesen, weil er sich an der bestverfügbaren Technik orientiert hat. Dieser Schritt sorgt auch zukünftig für einen Wettbewerbsvorteil.

Quelle: Studer AG

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