Das Return-on-Invest-Werkzeug

von Hubert Winkler Die Lindenmaier AG in Laupheim beschäftigt sich seit über 70 Jahren mit der Bearbeitung von Metallen. Das über Jahrzehnte gewachsene Know-how und die weitreichende Verfahrens- und Fertigungskompetenz bewähren sich tagtäglich millionenfach in unseren Automobilen. Die Kompetenz hilft, täglich besser zu werden, Prozesse qualitativ anzuheben und dabei die Kosten ständig im Blick zu behalten. Einer der wichtigen Werkzeugpartner, Iscar aus Ettlingen, hat bei entscheidenden Fertigungs-Operationen nicht unwesentlich geholfen, an diesen Stellschrauben spürbar zu drehen.

Im Wesentlichen werden bei Lindenmaier Automobilteile gefertigt, für Motor, Getriebe und Fahrwerk. Es sind unter anderem Komponenten für Turbolader, Hydrauliksteuerungen, Ölpumpen, Doppelkupplungsgetriebe,… Kunden sind Automobilzulieferer wie BorgWarner, Magna, INA und LUK, sowie deren Endkunden selbst: Audi, Ford, Renault, Porsche, VW.

Die zu zerspanenden Metalle sind auf der einen Seite normale Werkstoffe wie Gussteile, Kaltfließpressteile, Stangenmaterial, Messing oder bleifreie Aluminiumlegierungen, andererseits aber auch schwer zerspanbare Teile aus hochlegierten hochwarmfesten Stählen, hochfesten Sonderstählen, Schmiederohlingen oder Inconel. Ein breiter Mix. Die Stückzahlen gehen bis zu 1,5 Millionen Teilen pro anno mit einem erheblichen Anteil an anspruchvollen Geometrien.

Für die notwendige Breite der unterschiedlichen Verfahren und deren Tiefe stehen eine Fülle moderner leistungsfähiger Maschinen der führenden Hersteller in den Hallen: Schütte, Gildemeister, Mori, Okuma, Star, um einige zu nennen. Das Hallenbild prägen allerdings die 13 neuen Index Mehrspindler MS 32 und MS 52.

Die Idee Werkzeuge zu kombinieren

Bei den Werkzeugpartnern hat seit langem Iscar die Pole Position inne. Das kommt nicht von ungefähr. Die Vielseitigkeit und Flexibilität dieses Anbieters passt nach Ansicht von Lindenmaier am besten zu den universellen Anforderungen. Geschätzt wird vor allem die ständige Präsenz vor Ort, die hochqualifizierten Anwendungstechniker und die schnellen guten Problemlösungen. Bernhard Moll, der Fertigungsgruppenleiter bei den CNC-Einspindlern: „Wenn Iscar etwas Neues entwickelt hat, dann gehören wir immer zu den Ersten, denen das vorgestellt wird. Wir pflegen beste Beziehungen zu den Iscar Stammhäusern in Ettlingen und Tefen. Viele Sonderwerkzeuge für spezielle Anwendungsfälle und Kombiwerkzeuge haben ihren Ursprung in dieser intensiven Zusammenarbeit.“

Ein Beispiel für diese intensive Zusammenarbeit beim Optimieren von Werkzeuglösungen ist der ‚Stechbohrhalter’, ein Werkzeug mit Längenanschlag, Stufenbohrer und Abstechplatte. Eine weitere Gemeinschaftsidee zur Fertigung eines Rotors für eine Flügelzellenpumpe (Ölpumpe) aus C70S6 stammt von Angelos Tanios, Anwendungstechniker von Lindenmaier bei den Mehrspindlern und Werner Vogg, Anwendungstechniker bei Iscar. Während des Produktanlaufs wurde der Rotor auf einem Einspindler und zum Schlitzen anschließend auf einem BAZ bearbeitet. Als jedoch die Stückzahlen stiegen wechselte man auf einen Mehrspindler MS 52 von Index. Die Werkzeugstandzeit beim Stechen schwankte zwischen 100 und 300 Teilen. Das Toleranzfeld des Rotors lag bei 2/100 mm und war aber ab 100/300 Teilen nicht mehr zu halten. Tanios: „Uns fehlte ganz einfach der sichere Prozess und die Gesamtlaufzeit des Teiles war durch ungeplante Werkzeugwechsel zu unbestimmt. Vor allem die Ausschussrate war nicht akzeptabel.“ Der Werkzeugtausch bei der MS 52 dauerte immerhin fünf Minuten plus messen, einfahren, wieder messen und gegebenenfalls nachjustieren. In der Zwischenzeit war die Maschine ‚kalt’ und der Messzyklus konnte wieder von vorne beginnen. Die Idee von Werner Vogg und Marco Axtmann, dem Produktspezialisten für Drehen bei Iscar, war nun, den Zweischneider eines Wettbewerbers durch den Fünfschneider Penta mit 34 mm Durchmesser und 4 mm Breite zu ersetzen. Das Penta-Werkzeug besitzt einen C-Spanformer, ist aus IC 908 Feinstkorn und mit TiAlN mehrlagenbeschichtet. Die Stechtiefe reicht bis 9 mm.

Tausend Teile aus dem Stand

„Das Werkzeug schaffte aus dem Stand pro Schneide locker 1.000 Teile“, so Tanios, „und die Schneidenwechselgenauigkeit war deutlich unter der Toleranzschwelle von 2/100 mm. Der Zeitvorteil war beachtlich: Die neue Schneide war schnell eingewechselt und das nächste Teil war im Maß ohne die bisher notwendigen Messzyklen. Es war, als liefe die Maschine einfach weiter.“

Mutig geworden ob des Erfolgs, nahm man die nächste Idee in Angriff: Das Stechen mit dem Plan- und Umfangsdrehen auf einem Werkzeugträger zusammenzufassen. Das befreite einen weiteren NC-Schlitten in der MS 52 für andere Bestückung. Auch der Prozess verbesserte sich entscheidend: Die hohe Genauigkeit der Camfix (Iscar Capto System) Schnittstelle mit 3 µm erhöhte die Präzision. Der direkte KSS-Strahl an die Schneide mittels innerer Kühlmittelzufuhr erhöhte die Standzeit weiter und spülte die Späne schneller weg. Die größere Masse des Schneidkopfes erhöhte die Dämpfung und führte nochmals zu geringerem Werkzeugverschleiß.

Höhere Produktivität bei gleicher Maschinenzahl

Die Gegenüberstellung von Vorher und Nachher zeigte erstaunliche Werte: Zu Einspindler-Zeiten belief sich die Gesamtzykluszeit des Teils auf acht Minuten. Die MS 52 schaffte dieses Teil mit noch getrennten Werkzeugen in 70 Sekunden und mit dem Kombiwerkzeug in nur 40 Sekunden. Dabei erhöhten sich Standzeit, die Qualität sowie die Prozesssicherheit. Die unproduktiven Werkzeugwechselzeiten verringerten sich wesentlich und die Kosten radikal. Die höhere Ausbringung verringerte Sonderschichten und die sonst notwendige Investition in eine weitere Maschine konnte hinausgezögert werden. In Zahlen: Die Werkzeugwechselzeiten verringerten sich um 70 Prozent, ebenso die Werkzeugkosten. Die Gesamteinsparung übers Jahr gerechnet ist fünfmal so hoch wie der Wert, der für das Werkzeug Penta 34 jährlich aufzuwenden ist. Der Fertigungsgruppenleiter Jürgen Schönle fasst das trocken zusammen: „Das Werkzeug spart das Fünffache seiner jährlichen Kosten.“

Das Achtfache der Werkzeugkosten eingespart

„Aber das ist noch nicht alles“, fährt Schönle fort, „wir sind immer noch zu einer Steigerung fähig. Wir haben noch ein weiteres herausragendes Beispiel für unsere erfolgreiche Zusammenarbeit.“ Er nimmt ein Teil für einen Turbo vom Tisch. Der trichterförmige Einlauf eines Turbos für ‚Normalmotoren’ wird gefertigt aus 1.4845, der für Hochleistungsmotoren zum Beispiel von Porsche aus Inconel. Beide Varianten werden auf der gleichen Maschine mit den gleichen Werkzeugen bearbeitet. Beim Stechdrehen der äußeren Fertigkontur vor dem Gewindedrehen hat man preiswerte ISO-Platten durch kostenintensivere Penta 24 Stecheinsätze von Iscar ersetzt. Lag die Standzeit bei den ISO-Platten pro Schneide bei etwa 150 Teilen, so erhöhte sie sich bei den Penta Schneideinsätzen pro Schneide auf 900. Die Werkzeugkosten verringerten sich daher trotz des kostenintensiveren Werkzeugs um 77 Prozent, die Werkzeugwechselkosten sogar um 83 Prozent. Die resultierenden Gesamtkosten für die Bearbeitung des Turboeinlaufs verringerten sich um 20 Prozent. In Werkzeugen gerechnet spart die kostenintensivere Penta Schneide das Achtfache ihrer Kosten wieder ein. Zusätzlich wurden auf der Maschine noch 400 Maschinenstunden pro anno frei um mit anderen Fertigungsaufträgen weiteren Ertrag zu erwirtschaften.W

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