FCS-Nullpunktspannsystem für störkonturfreie 5-Seiten-Bearbeitung

Gerade bei großen Bauteilen trägt das FCS-Nullpunktspannsystem zu störkonturfreier 5-Seiten-Bearbeitung bei. - Bild: Wisa

Um das Optimum aus vorhandenen Kapazitäten herauszuholen, entschloss sich die Wisa Werkzeug- und Formenbau GmbH in Denkendorf, den Maschinenpark durchgängig mit dem FCS-Nullpunktspannsystem auszustatten, das von der Pfleghar GmbH & Co. KG in Baienfurt vertrieben wird – dort kann das System auch im Demo-Center praxisnah ausgetestet werden. Im zweiten Schritt wurden die Maschinen mit einem Handlingsystem des gleichen Anbieters automatisiert. "Ohne Nullpunktspannsystem kann ein mittelständischer Formenbaubetrieb wie wir nicht mehr überleben", betont Torsten Decker, technischer Geschäftsführer. "Der Aufwand für Rüsten, Einrichten und anderes bremst unsere eigentliche Leistungsfähigkeit aus."

"Das FCS-Nullpunktspannsystem hat die Produktivität jeder Maschine um mindestens 30 Prozent gesteigert. Unser Weg als Formenbauer führt eindeutig in Richtung Automatisierung." Torsten Decker, Geschäftsführer Wisa Werkzeug- und Formenbau GmbH (Bild: Wisa)

Hochwertige und durchgängige Leistung

Wisa fertigt vor allem für Zulieferer der Automobilbranche komplexe Spritzgießwerkzeuge. Dabei weiß das Unternehmen insbesondere mit hoher Qualität und seinem durchgängigen Angebot zu überzeugen. "In der Regel bekommen wir von unseren Kunden die Artikeldaten in 3D, dazu die Info, welcher Kunststoff vorgesehen ist und auf welcher Maschine produziert werden soll", erklärt Torsten Decker. Der Rest liegt bei Wisa: Füllstudien, Werkzeugkonstruktion, Arbeitsvorbereitung, CAM-Programmierung und schließlich Zerspanung, Funkenerosion und weitere Bearbeitungsschritte. "Alle konturgebenden Bauteile produzieren wir zu 100 Prozent im Haus", betont Decker. Wisa bietet seinen Kunden ein Rundum-Sorglos-Paket, das neben der Top-Qualität auch höchste Liefertreue garantiert. Zudem übernehmen die Denkendorfer für ihre Werkzeuge auch nach der Auslieferung noch Verantwortung – hinsichtlich Änderungen, Wartung oder Reparatur.

System von FCS für kleine und große Bauteile
Mit dem System von FCS lassen sich kleine und große Bauteile schnell und einfach rüsten. - Bild: Wisa

Die beiden Geschäftsführer Marion Dresel und Torsten Decker entschlossen sich 2015 den Fertigungsbereich zu modernisieren, um die Produktivität auf ein höheres Niveau zu heben. Unter anderem nahmen sich Torsten Decker und sein Team die Bauteilspannung vor: "Bis dahin hatten wir unsere Teile ausschließlich konventionell mit Schraubstock und Spannpratzen gespannt. Mussten unsere komplizierten, oft krummen Formeinsätze für Änderungen erneut auf die Maschine, war das nur mit großem Aufwand möglich, da die Angriffspunkte für die Spannpratzen bereits entfernt waren." Ein Nullpunktspannsystem erschien ihm als geeignete Lösung, zumal er damit die Chance auf schnelleres Rüsten und optimierte Maschinenlaufzeiten sah.

Spannen mit dem FCS-System
Wenige Handgriffe genügen, um das Bauteil mit dem FCS-System zu spannen. - Bild: Wisa

Das Produktionsteam um Decker erkundigte sich bei befreundeten Unternehmen (Wisa ist Mitglied im Verband Deutscher Werkzeug- und Formenbauer VDWF), verglich mehrere Spanntechnikanbieter und entschied sich für das FCS-Breyline-Nullpunktspannsystem. "Wir haben bereits Mitte 2015 eine Maschine mit dem FCS-System ausgerüstet", erklärt Decker. "Schon nach 14 Tagen war jeder von dieser Spanntechnik überzeugt." So wundert es nicht, dass Wisa bereits ein halbes Jahr später den Großteil seines Maschinenparks mit FCS ausgerüstet hatte – und zwar durchgehend: von Großmaschinen zum Schruppen und Schlichten über kleinere drei- bis fünfachsige Bearbeitungszentren bis zu den Senkerodiermaschinen.

FCS-Bohrung
FCS-Bohrung im Bauteil: Mit den Koordinatenangaben ist der Nullpunkt fixiert. - Bild: Wisa

Die beiden Geschäftsführer sehen ihre Erwartungen deutlich übertroffen: "Allein mit dem FCS-Nullpunktspannsystem ist bei uns die Maschinenproduktivität bereits um mindestens 30 Prozent gestiegen. Eine entsprechende Anzahl zusätzlicher Maschinen hätte bei weitem mehr gekostet. Außerdem hätten wir weder den zusätzlichen Platz noch die dafür notwendigen Bediener."

Der Countdown läuft

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Die Gründe für die Effizienzsteigerung sind vielfältig. Sie liegen in deutlich verkürzten Rüstvorgängen, aber auch darin, dass das Spannsystem den Nullpunkt automatisch mitliefert und kein Einrichten auf den Maschinen erforderlich ist. Für Wisa besonders wichtig ist das breite Portfolio, das alle Spannsituationen abdeckt: Die FCS-Spanner beginnen bei einer Schnittstelle mit M5-Gewinde und Passringen bis hin zu M30. Damit lassen sich kleine und große, leichte und schwere Teile optimal in jeder Höhe spannen, so dass eine störkonturfreie 5-Seiten-Bearbeitung möglich ist. Zudem empfiehlt sich das System für die komplette Prozesskette – Schruppen, Schlichten, Erodieren und Messen.

Trennung des Zentrierrings vom Gewinde
Das Herzstück der FCS-Philosophie ist die Trennung des Zentrierrings vom Gewinde. - Bild: Wisa

Decker hebt die Genauigkeit im System hervor: "Egal wie hoch wir unsere Teile unterbauen, die Präzision ist topp. Wir können die Bauteile draufstecken und losfräsen, ohne nachzumessen." Auch die Stabilität des FCS-Systems beurteilt er als sehr gut, "besser als bei vielen anderen Nullpunktspannsystemen, die wir in anderen Betrieben zu sehen bekommen. Wir kommen oft mit weniger Spannbolzen aus und haben keine Probleme mit auftretenden Schwingungen."

Trends µ-genau

Nullpunktspannsystem FCS Breyline

Dieses System beruht auf einem Baukastenprinzip, das aus Säulen, Ringen und Bolzen besteht. Gespannt wird auf Rasterplatten oder Paletten, die direkt auf dem Maschinentisch oder in Handling-Systemen installiert werden. Zentrierringe im Bauteil und in der Rasterplatte übernehmen die Positionierung des Werkstücks. Die Spanner haben ein Gewinde mit Spannzapfen und einem zusätzlichen Ring, der mit dem Bauteil über eine H7-Passung verbunden ist. Diese Konstruktion trennt die Kräfte im Zug (Gewinde) und Schub (Ring). Da das Gewinde somit schubfrei bleibt, lassen sich deutlich höhere Kräfte übertragen. Diese Ring/Zapfen-Kombination wird über ein "Getriebe" gespannt, was zu maximalen Anzugskräften führt. Zudem besteht der FCS-Spanner aus einem einzigen Block, bei dem die konischen Flächen auf beiden Seiten in einer Aufspannung geschliffen werden. Dies führt laut Hersteller zu System- beziehungsweise Wiederholgenauigkeiten zwischen 3 und 5 µm. Zudem kann das System dank der Ring/Zapfen-Kombination und die besondere Spannung des Zapfens einen Wärme- oder Härteverzug ausgleichen.

Optimierte Laufzeiten

Schienengeführtes Handlingsystem
Ein schienengeführtes Handlingsystem transportiert Paletten zwischen Regal und Maschine. - Bild: Wisa

Mit dem FCS-Nullpunktspannsystem hat sich nicht nur der Durchsatz erhöht, auch die Prozesse haben sich geändert. Wurde früher jedes Teil einzeln gespannt und gefräst, packen heute die Mitarbeiter nach Möglichkeit mehrere Bauteile auf die Palette, um die Maschinenlaufzeit zu maximieren. Um diese in mannlosen Schichten noch weiter auszudehnen, entschlossen sich die Verantwortlichen Anfang 2017 zum nächsten Schritt: der Automatisierung. "An unserem Standort haben wir große Probleme, Mitarbeiter zu finden", erklärt Decker. "Das heißt, auch wenn wir großen Termindruck haben, können wir nur einschichtig arbeiten. Automatisierte Schichten versprechen da Entlastung."

Da Wisa mit der durchgängigen Installation eines Nullpunktspannsystems die Basis für eine automatisierte Einzelteilfertigung bereits geschaffen hatte, lag es nahe, mit einem Handlingsystem die FCS-Paletten einzuwechseln. Als erste Maschine sollte das kleine BAZ POSmill H 800 U zu einer automatisierten Zelle umgebaut werden.
Doch die Auswahl des Systems gestaltete sich schwierig. Ein Knackpunkt: Die POSmill muss von vorne beladen werden. Das heißt, das Handlingsystem muss entsprechend weit auskragend sein – und hohe Lasten sicher positionieren können. Für viele Standard-Handlinggeräte ein Problem. Die Lösung konnte wiederum FCS bieten. Bei einem Besuch im Herstellerwerk machte sich Torsten Decker ein Bild von den angebotenen Automatisierungslösungen und überzeugte sich vor Ort von deren Leistungsfähigkeit. Er entschied sich für den schienengeführten FCS Pallet Changer RP 400 mit 500 kg Transportgewicht und einem Regalsystem, das zwölf Palettenplätze und eine Rüststation umfasst.

Alles komplett eingehaust und CE-konform. Die Abwicklung lief auf direktem Weg zwischen FCS und dem Maschinenhersteller Pos GmbH & Co. KG, Rechberghausen. Reibungslos, wie Decker bestätigt: "Das Beste: Die Automatisierung läuft von Beginn an störungsfrei, und meine Kollegen sind vor allem vom einfachen, ergonomischen Rüsten begeistert."

Auf dem Weg zur Automatisierung

FCS-System auf den Erodiermaschinen
Auch auf den Erodiermaschinen setzt Wisa inzwischen das FCS-System ein. - Bild: Wisa

Zum Zeitpunkt der Recherche dieses Artikels befand sich die Anlage noch in einer Einarbeitungs- und Erkundungsphase. Aber die Laufzeiten waren im ersten Vierteljahr nach Inbetriebnahme schon um 30 Prozent gestiegen. "Und es gibt noch beträchtlich Luft nach oben", ist Torsten Decker überzeugt. "Unser Weg als Formenbauer führt eindeutig in Richtung Automatisierung, weshalb wir auch für unsere mittleren und großen Maschinen entsprechende Lösungen ins Auge fassen." nh

Profil

Wisa Werkzeug- und Formenbau GmbH

Die 1991 gegründete Wisa Werkzeug- und Formenbau GmbH mit Sitz in Denkendorf ist auf anspruchsvolle Formwerkzeuge bis zu einem Gesamtgewicht von 25 t spezialisiert. Dazu zählen 2-Komponenten(2K)-Spritzgießwerkzeuge in bekannten Ausführungen, Würfel-, Spritzpräge-, Gasinnendruck(GID)-Spritzgießwerkzeuge, Spritzgießwerkzeuge für Organobleche, für LWRT-Einleger, mit Metalleinlegern, mit Präzisionshub sowie Etagen- und Wendeplattenwerkzeuge etc., die zu 95 Prozent in die Automobilbranche gehen. In enger Zusammenarbeit mit dem Kunden werden Verbesserungs- und Optimierungspotenziale an den CAD-Daten ausgelotet und anschließend in der Konstruktionsabteilung via Catia V5 umgesetzt. Mit Hilfe aktuellster Füllsimulationssoftware können alle notwendigen Untersuchungen vorgenommen werden wie zum Beispiel Kaskadensimulationen, MuCell-Berechnungen, Spritzprägeberechnungen, verschiedenste Füll- oder Nachdruckprofile, Verzugsanalysen, Faserausrichtungen, Vermeidung von Hotspots oder Optimierung der Werkzeugtemperierung. Das Unternehmen macht mit 40 Mitarbeitern rund 8 Mio. Euro Umsatz.