verfahrensgemischte Automationszelle

Ein erhöhter Durchsatz und minimierte Rüstzeiten sind das Ergebnis der Automationszelle, an die zwei Senkerodieranlagen, ein 5-Achs-Fräszentrum sowie eine Messmaschine angebunden sind. Rückgrat bildet das Handlingsystem Chameleon von Zimmer&Kreim mit einer Fahrlänge von 7,5 m. - Bild: werkzeug&formenbau

Ein extrem hoher Rüstaufwand und fehlende Kapazitäten veranlasste die Spezialisten beim W. Faßnacht Werkzeug- und Formenbau aus dem schwäbischen Bobingen zum Umdenken. Ihre früheren konventionellen Fräs- und Erodieranlagen waren jeweils mit einem 20fach-Werkzeug-/Elektrodenwechsler ausgestattet – weitaus zu wenig, wie Geschäftsführer Wolfgang Faßnacht erklärt: „Wir fertigen Präzisionsformen, für die wir bis zu 350 Elektroden benötigen. Das Wechseln der Elektroden war extrem aufwendig und musste sowohl in den Abendstunden als auch am Wochenende erfolgen. Zudem hatten wir unsere Elektrodenfertigung von Kupfer auf Graphit umgestellt und damit enorm an Geschwindigkeit gewonnen. Daher suchten wir nach einer geeigneten Automationslösung."

Genius 1000 – The Cube
Das Automatisierungskonzept begann mit den zwei Z&K-Senkerodieranlagen des Modells „Genius 1000 – The Cube". - Bild: werkzeug&formenbau

Es sollten zwei neue Erodieranlagen mit mehr Wechselplätzen angeschafft werden. Da den Werkzeug- und Formenbauern von ihrem ursprünglichen Maschinenanbieter hierfür keine hauseigene Lösung angeboten werden konnte, fiel die Wahl auf Zimmer&Kreim (kurz: Z&K). Faßnacht: „Die Z&K-Anwendungstechniker sind optimal auf unsere Bedürfnisse eingegangen und haben für uns ein Maschinenkonzept entwickelt, das uns auch von unseren räumlichen Möglichkeiten sehr entgegenkam.“ Seit 2012 verfügen die Bobinger über einen Automationsverbund, der sich aus zwei Z&K-Senkerodieranlagen des Modells „Genius 1000 – The Cube“ und dem Handlingsystem Chameleon gründet. So standen den Präzisionsformenbauern auf 3 m Fahrlänge 220 Elektroden- und 11 Werkstückplätze zur Verfügung.
Nach Inbetriebnahme der Erodierzelle zeigte sich schnell, dass auch die bisherigen Magazinplätze nicht ausreichten. „Bei Folgewerkzeugen ist es oft so, dass wir Elektroden zu einem späteren Zeitpunkt noch einmal benötigen und sie deshalb nicht aus dem Magazin nehmen wollen. Das war aufgrund der engen Kapazität jedoch nicht möglich. Immer wieder sind wir an unsere Grenzen gestoßen“, berichtet Faßnacht.
Die Formenbauer wussten zwar, dass sie ihre Zelle vergrößern wollten, allerdings boten die damaligen Räumlichkeiten hierfür keine geeigneten Möglichkeiten. Also folgte 2015 ein Anbau der Fertigungshalle, der den Grundstock für eine Erweiterung der Automationslinie in den darauf folgenden Monaten ebnen sollte.

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Handlingsystem Chameleon, Zimmer&Kreim
Das Handlingsystem Chameleon von Z&K bestückt Maschinen und Magazine flexibel bei laufendem Betrieb. Insgesamt fünf Magazinschränke stehen für Werkstücke, Elektroden und Fräswerkzeuge bereit. - Bild: werkzeug&formenbau

Für die Erweiterung des Chameleons von 3 auf 7,5 m mussten die Experten drei Wochen komplett auf ihre Erodierkapazitäten verzichten, denn es musste die gesamte Fertigungszelle räumlich neu ausgerichtet werden. „Wir hatten Glück, dass die Umbaumaßnahmen der Zelle in drei anstatt der angekündigten fünf Wochen abgehandelt werden konnten. Denn trotz des Produktionsstopps wollten wir auf externe Lohnarbeiter verzichten“, erklärt der Geschäftsführer. „Bei solchen Ausnahmesituationen ist immer wichtig, vorher die Kunden mit einzubeziehen. Ohne rechtzeitige Terminabsprachen wäre unser Vorhaben nicht realisierbar gewesen.“

Trends µ-genau

Verfahrensgemischte Automationszelle

  • Verfahrensgemischte Automationszelle
  • Senkerodieren: zwei Genius 1000 – The Cube von Z&K
  • 5-Achs-Fräsen: RXP 601 DSH von Röders
  • CNC-Messen: DuraMax von Zeiss
  • Software/Jobmanagement: Alphamoduli von Z&K (modulartiger Aufbau)
  • Handlingsystem: Chameleon von Z&K

Das Chameleon bei Faßnacht bietet:
- 7,5 m Fahrlänge
- 5 Magazinschränke mit 600 Elektroden- und 22 Werkstückplätze, 30 Fräsaufnahmen
- vollautomatisiertes Indentifikationssystem
- Funktionsfähigkeit mit allen gängigen Spannsystemen
- Doppel-Dreh-/Schwenkgreifer: 2 x 180°
- Palettengröße: 500 x 500 und 400 x 600 mm
- Maximale Traglast: 120 kg

Stufenweise Integration der einzelnen Prozesse

Seit der Anlagenerweiterung verfügen die Experten nun über insgesamt fünf Magazinschränke mit 600 Elektroden- und 22 Werkstückplätzen sowie 30 Fräsaufnahmen, die zu diesem Zeitpunkt noch ohne Belegung vorgehalten wurden. Denn eine Mess- und Fräsmaschine sollten zu einem späteren Zeitpunkt ebenfalls mit eingebunden werden.

Doppel-Dreh-/Schwenkgreifer, Zimmer&Kreim
Ein Highlight der Automationslösung ist der Doppel-Dreh-/Schwenkgreifer von Z&K, der automatisch von der Steuerung bedient wird und für ein optimales Handling der Elektroden, Werkstücke und Fräswerkzeuge sorgt. - Bild: werkzeug&formenbau

Die stufenweise Integration einzelner Prozesse ist immer ratsam, wenn man nicht zu viele Baustellen auf einmal haben möchte“, so Faßnacht. So nutzten die Bobinger den Umbau etwa auch dafür, die Anlage auf den neuesten Software-Stand bringen zu lassen und ihren bisherigen Doppelgreifer mit einem Doppeldreh-/Schwenkgreifer auszutauschen. Er bot für sie die bessere Alternative, um sowohl die Elektroden und Werkstücke als auch die Fräser ideal zu handeln. Nachdem die Werkzeug- und Formenbauer bei W. Faßnacht über Monate erfolgreich mit der erweiterten Fertigungslinie produzieren konnten, folgte im Februar 2017 noch die Integration der DuraMax-CNC-Messmaschine von Zeiss, mit der fortan auch das automatische Vermessen der Graphitelektroden im Automationsverbund möglich war. Erst mehrere Monate später komplettierte dann das 5-Achs-Fräszentrum RXP 601 DSH von Röders die Linie.

DuraMax-Messmaschine, Zeiss
Eine DuraMax-Messmaschine von Zeiss übernimmt das Vermessen der Graphitelektroden und Formeinsätze aus Stahl.- Bild: werkzeug&formenbau

Heute bearbeiten die Präzisionsformenbauer in 20 Prozent der Laufzeit ihre Formeinsätze, die überwiegend aus gehärtetem Stahl (1.2343 oder 1.2767) sowie maximal 470 x 320 mm groß und 125 kg schwer sind. In den restlichen 80 Prozent erfolgt die Elektrodenfertigung. „Für unsere Elektrodenrohlinge haben wir bestimmte Standardgrößen festgelegt, die wir auf Lager halten. Sondergrößen kaufen wir je nach Bedarf zu“, erklärt Faßnacht. Toleranzen akzeptieren die Bobinger in der Fertigung von jeweils ± 3 µm.
Das Chameleon bietet ein vollautomatisiertes Identifikationssystem, das ein fehlerfreies und schnelles Wechseln ermöglicht. Alle Elektroden und Werkzeugeinsätze verfügen dafür über einen RFID-Chip. Zusätzlich sind die Spezialisten mit dem Z&K-Softwarepaket Alphamoduli bestens bedient, dessen Module sich individuell und flexibel konfigurieren lassen.

RXP 601 DSH, Röders
Die RXP 601 DSH von Röders sorgt für ein präzises Fräsergebnis bei Stahl und Graphit. Dank der 5-Seiten-Bearbeitung in einer Aufspannung kann der Rüstaufwand minimiert werden. - Bild: werkzeug&formenbau

„Früher waren unsere Arbeitsabläufe aufwendig und fehleranfällig. Dank der durchgängigen Automationszelle haben sich unsere Wechsel- und Rüstzeiten drastisch reduziert, und die Fehlerquote geht gegen Null. Wir sind der lebende Beweis dafür, dass sich eine solche Zelle auch bei kleinen Betrieben realisieren lässt“, erläutert der Geschäftsführer.
Die Präzisionsformenbauer bevorzugen es, tagsüber ihre Formeinsätze zu fertigen. „Die Bearbeitung unserer Stahleinsätze ist komplex, und jedes Fräsergebnis wird manuell überprüft, bevor es auf die Messmaschine geht. Anders als bei unseren Graphitelektroden. Hier wird nur im Bedarfsfall vermessen – mannlos und vollautomatisch“, berichtet Faßnacht.

Das sagt die Redaktion

Optimale Lösungen erfordern eigenes Engagement

Jahrelang erweiterten die Werkzeug- und Formenbauer ihre Fertigungslinie, bis am Ende eine vollautomatisierte Graphitelektroden- und Formeinsatzfertigung stand. Das Erstaunlichste dabei: Viele Lösungen der Maschinenhersteller mussten erst speziell für die Bobinger entwickelt werden. Denn anders als erwartet konnten sie nicht auf ausgereifte Standardlösungen zurückgreifen. Ein Beweis dafür, dass bis heute eine durchgängige Automatisierung bei verfahrensgemischten Automationszellen keine Selbstverständlichkeit ist. Betriebe verfügen oft zwar über eine Zelle, jedoch nicht über einen verknüpften Prozess. Und genau dieser verknüpfte Prozess ist es, was die Systemlösung bei Faßnacht auszeichnet. Sie verhilft den Spezialisten zu einem höheren Durchsatz bei minimierten Rüstzeiten – und das auf eine Weise, die beeindruckend ist. Melanie Fritsch

Flexibilität und Know-how sind gefordert

Bei W. Faßnacht sind vier Mitarbeiter für die Bedienung der Fertigungszelle verantwortlich. Derjenige, der die Programme schreibt, bedient bei Faßnacht auch die Maschine.

„Ein Prinzip, das wir durchgängig eingeführt haben und das sich längst bewährt hat“, betont Wolfgang Faßnacht. „Dadurch, dass die vier Verantwortlichen alle an derselben Anlage, mit demselben Jobmanagement und demselben Chameleon arbeiten, verschwimmen deren Aufgabenbereiche. Der Anspruch ist deutlich gestiegen, die Tätigkeitsbereiche nicht mehr so klar definiert wie früher, und es wird mehr Flexibilität und Know-how gefordert.“
Die Investition in die Automationszelle war eine Teamentscheidung, von der bis heute alle überzeugt sind. Sie hat die Spezialisten in ihrer Arbeit einen großen Schritt voran gebracht. „Früher hatte ich Bedenken, mit der Zelle ein Stück weit unflexibel zu werden. Schließlich bestimmen kleine Änderungsaufträge unser Tagesgeschäft, und wir müssen diese ständig dazwischenschieben. Ich hätte nie geglaubt, dass Projekte so schnell und problemlos unterbrochen und wieder fortgesetzt werden können. Aber genau das ist der Fall“, versichert Faßnacht.

„Früher waren unsere Arbeitsabläufe aufwendig und fehleranfällig. Dank der Automationszelle haben sich unsere Wechsel- und Rüstzeiten drastisch reduziert, und unsere Fehlerquote geht gegen Null.“ Wolfgang Faßnacht, Geschäftsführer
W. Faßnacht Werkzeug- und Formenbau (Bild: W. Faßnacht)

So viele Vorteile die Fertigungslinie auch mit sich bringt, über eines sollte man sich laut Faßnacht bewusst sein: „Man willigt gleichzeitig einer langjährigen Zusammenarbeit mit dem Systemanbieter ein. Mit Z&K haben wir hier aber sehr gute Erfahrungen sammeln dürfen. Als Projektverantwortlicher tüftelten die Fachleute solange, bis das Zusammenspiel der einzelnen Maschinen untereinander durchgängig und prozesssicher funktionierte“, berichtet Faßnacht. „Heute läuft unsere Zelle störungsfrei.“

Telefonische Serviceleistung

Besonders lobende Worte finden die Werkzeug- und Formenbauer bei W. Faßnacht zudem für die Telefonwartung. „Im Servicefall wählen sich die Anwendungstechniker zur Lösungsfindung über Team-View auf die Anlage ein. Dann liegt uns binnen kurzer Zeit schon das Ersatzteil vor, das wir dann selbständig austauschen können. Das ist spitze und reicht in den meisten Fällen aus. Wenn nicht, ist auch der Monteur persönlich schnell zur Stelle. Darauf können wir uns fest verlassen.“ nh

Profil

Wolfgang Faßnacht Werkzeug- und Formenbau

Das Unternehmen wurde 1990 vom Inhaber Wolfgang Faßnacht als Drei-Mann-Betrieb in Bobingen gegründet, verfügt heute über eine Produktionsfläche von 560 m² und beschäftigt aktuell 19 Mitarbeiter und drei Auszubildende. Die Werkzeug- und Formenbauer sind auf hochkomplexe Spritzgießformen wie Mehrkomponenten- und Dünnwandtechnik sowie Folienhinterspritzungen spezialisiert. Dabei ist das Know-how in der Fertigung der konturgebenden Teile angesiedelt. Das Werkzeugspektrum ist groß und erstreckt sich in Gewichtsklassen bis zu 5,5 t. Neben der Automobil- und Medizinbranche tragen auch die Verpackungs- und Haushaltstechnik sowie die Bau- und Elektroindustrie wichtige Anteile des Umsatzes.

Faßnacht: Hochflexibel dank Automationszelle von Z&K