Synchroner Werkzeugbau in Schlüsselposition

Von Hans-Peter Schossig Der Werkzeugbau von Volkswagen in Wolfsburg arbeitet mittlerweile nach einer neuen Systematik. Das integrale Gesamtkonzept dazu ist der wertstromorientierte „Synchrone Werkzeugbau“. Welche Rolle darin seit nunmehr zehn Jahren die Portalmaschinen von Deckel Maho spielen, zeigt special tooling exklusiv in dieser Ausgabe.

Die Ziele des Mitte 2007 im VW Stammwerk Wolfsburg gestarteten Optimierungsprogramms „Synchroner Werkzeugbau“ fasst Alexander Paul als Leiter des Projekts wie folgt zusammen: „Im VW-Konzern ist der Werkzeugbau als Kernkompetenz definiert. Kürzeste Durchlaufzeiten bei maximaler Produktivität, weltweite Flexibilität und Mobilität, höchste Produktqualität und Präzision sind der Anspruch. Und dies zu wettbewerbsfähigen Kosten im internationalen Vergleich.“ Um dem noch Nachdruck zu verleihen, wurde unter der Leitung von Hubert Waltl im Vorstandsbereich Konzernproduktion 2007 eine markenübergreifende Struktur gebildet, die sämtliche Werkzeugbaustandorte und -aufgaben weltweit bündelt. Die heutigen Anforderungen können nur noch durch eine neue Arbeitssystematik der Werkzeugbauten umgesetzt werden. Der wertstromorientierte ‚Synchrone Werkzeugbau’ ist dazu das integrale Gesamtkonzept.

Gezielte Investitionen, neue Abläufe und Prozesse, veränderte Strukturen und ein Höchstmass an Qualifikation tragen dazu bei, dass mit der gleichen Wolfsburger Mannschaft von gut 1.250 Mitarbeitern eine deutliche Produktivitätsverbesserung erreicht wird und der Gesamtumsatz des Werkzeugbaus in Wolfsburg sich mehr als verdoppelt. Im Zuge der Investitionen in neue Fräsbearbeitungszentren wurde eine Spezialisierung und Effizienzsteigerung im Werkzeugmaschinenzentrum erreicht. Hier spielen insbesondere die Maschinentypen Deckel Maho Universalfräszentren DMU 200 und 340 in Portalbauweise eine zentrale Rolle.

Die Leitlinien des ‚Synchronen Werkzeugbaus’ stimmen exakt mit den Prinzipien des Volkswagen Weges überein. Die auf Kalender-Wochen basierende Terminierung und Steuerung der Fertigungsprozesse für die Werkzeuge beginnt nach zentraler Materialanlieferung mit dem Vermessen der Rohlinge sowie dem Aufbau auf eigens optimierten Nullpunkt- Systempaletten an den Vorrüstplätzen. Synchron dazu läuft die 2,5/3D-NC-Programmierung vermehrt in Verbindung mit einer virtuellen Prozess-Simulation ab. Die parallel dazu erstellte Fräsdokumentation enthält alle notwendigen Fertigungsanweisungen. Die Einzelressourcenplanung im Maschinenpark ist sogar tagesgenau; „just in time“ werden die Rohteile auf Palette bereitgestellt, die voreingestellten Werkzeuge geliefert und die Fräsprogramme zugewiesen. Im 3-Schichtbetrieb wird so die optimale Verfügbarkeit und Ausbringung abgesichert. Dies wiederum läuft als Komplettbearbeitung taktsynchron zu den Anforderungen der Presswerkzeugmontage ab.

Damit liefert Alexander Paul das nächste Stichwort: „Der Takt beträgt pro Arbeitsbereich im Presswerkzeugbau eine Woche. Das Layout ist ein Flusslayout, in dem Werkzeuge von einer Arbeitsstation zur nächsten physisch wechseln. Ausgehend vom Fertigstellungsenddatum wird der Schrittmacherprozess terminiert und Meilensteine sowie Prozessabläufe rückwärts vom Pull-Prinzip gesteuert.“ Die Produktivität der Fräszentren wird unmittelbar durch die Frässtrategie definiert. Das Beherrschen der 5-Achs-Simultan-Bearbeitung bildet einen Baustein zur Effektivität. Interessant ist auch die Wahl der Fräszeilenbreite. In Kombination mit der heutigen Poliermaschinentechnologie können Zeiten auf den Bearbeitungszentren eingespart werden.

Zum Maschinenpark im Werkzeugbau nimmt Alexander Paul wie folgt Stellung: „In unserem wertstromorientierten ,Synchronen Werkzeugbau´ spielt der Mittelmaschinenbereich mit Verfahrwegen bis etwa 3.400 mm eine wichtige Rolle. Allein im letzten Jahr wurden in diesen Bereich zirka 3,7 Mio. Euro investiert, was den Stellenwert dieser Maschinen als Bindeglied zu den Großmaschinen beschreibt.“ Vor ungefähr zehn Jahren kamen über die DMG Bielefeld die ersten größeren Fräszentren des Partners Deckel Maho Pfronten GmbH in den Wolfsburger Werkzeugbau.

Michael Vogel, damaliger Leiter des Betriebsmanagements im Maschinenzentrum, hatte seinerzeit diese ersten Kontakte mit geknüpft und erinnert sich: „Unser Mittelmaschinenzentrum benötigte Ende 1998 neben den schon bestellten Deckel Maho 5-Achs-Universalfräszentren DMU 125 P mit maximal 1.250 mm Verfahrweg unbedingt äquivalent leistungsfähige Fräszentren mit mindestens 1.800 x 2.000 x 1.100 mm großem Arbeitsraum. Schon damals wollten wir möglichst viele Werkzeuge möglichst komplett in einer Aufspannung vor- und fertig fräsen. Durch Vermittlung der DMG Bielefeld wurde uns dazu im Deckel Maho-Lieferwerk Pfronten ein Portalmaschinenkonzept präsentiert, das zu unseren Vorstellungen passte. Allerdings existierten diese Maschinen zur damaligen Zeit nur auf dem Papier und die Pfrontener offerierten eine für unseren Mittelmaschinenbereich ungewohnte Heidenhain-CNC Steuerung. Letztere wies auch keinen von uns geforderten „Front-End-PC“ auf, der sich datenflusstechnisch in die VW-interne IT-Organisationsstruktur integrieren ließ. Doch wir hatten den Mut und organisierten die Bestellung von gleich vier dieser auch für die Pfrontener absolut neuen Portalmaschinen DMU 200 P aus deren erster Serie. Das Maschinenkonzept hatte uns letztlich mit seiner Kompaktheit durch ein eigensteifes Bett und der kurzen Auskraglänge des als 5. Achse schwenkenden Fräskopfes überzeugt. Dieser war am vertikal fahrenden Querbalken des Portals als leichte, stabile und für uns ausreichend starke Motorspindeleinheit befestigt.“

Deckel Maho nutzte allerdings diese Gelegenheit, ein PC-System in das Maschinenkonzept mit aufzunehmen. Michael Vogel kommentiert: „Heute können wir feststellen, dass sich unsere vor über zehn Jahren gestellten Forderungen bis in die Gegenwart im Alltagsbetrieb bewähren. Den Beweis dafür erbringen die vier Mitte 1999 gelieferten Deckel Maho Universalfräszentren DMU 200 P aus der ersten Serie. Dieses 5-Achs-Portalfräszentren-Maschinenkonzept ist auch heute noch so modern wie damals. In den vergangenen Jahren waren nur Nachrüstungen in der Maschinenperipherie notwenig, wie die der neuen, inzwischen für einen Betriebsdaten-Austausch ,offenen´ TNC 530 samt Software. Natürlich waren einige Verschleißteile zu tauschen. Aber trotz des Umzuges der Portalmaschinen laufen alle vier Zentren zu unserer Zufriedenheit seit über zehn Jahren im Dreischichtbetrieb unseres Maschinenzentrums. Und im Frühjahr 2009 wurde eine neue DMU 200 P-Portalmaschine ergänzt. Die Installationsliste des VW-Stammwerkes weist somit inzwischen über 35 Deckel Maho-Universalbearbeitungszentren aus Pfronten auf.“

Die Ausführung der fünften DMU 200 P umfasst wie die der Vorgängermaschinen fast ausschließlich den Pfrontener Lieferstandard, also Motorspindel (mit inzwischen 44 kW und 10.000 U/min) in der B-Achse mit SK 50-Aufnahme, Produktionspaket, Magazin für 60 Werkzeuge und ein Minimum an VW-typischen Ausführungen, wie zum Beispiel die Schaltschrankschließung oder Trittrostanordnung.“

Michael Vogel spricht gerne über die langjährige Zusammenarbeit mit den Pfrontener Deckel Maho Experten, da es seit nun über zehn Jahren einen bilateralen Erfahrungsaustausch hinsichtlich NC-Programmierung und Maschinenbedienung gibt. Ein Ergebnis daraus war die Entwicklung der nächst größeren Maschinenreihe, der Deckel Maho Portalbaureihe DMU/DMC 340, die wiederum die Komplettbearbeitung in einer Aufspannung mit simultaner 5-Achs-Bearbeitung realisieren können musste. Insofern konnte aus Anwendersicht Einfluss auf konstruktive Details genommen werden.

Seit Herbst 2006 wurden vier dieser Universalfräszentren Deckel Maho DMU 340 P aufgebaut (Arbeitsraum X,Y,Z =2,8/3,4/1,6) und bilden das Bindeglied zur Großmaschinenbearbeitung. Inzwischen wurden fast 100 der 340er Portalmaschinen weltweit verkauft und bilden einen wichtigen Bestandteil nicht nur des Werkzeug- und Formenbaus, sondern bewähren sich global in einschlägigen Fertigungsbranchen. Der (Formen-) Werkzeugbau VW Komponente in Braunschweig hat ebenfalls eine DMU 340 P Installation ausgeführt. Die Inbetriebnahme erweist sich generell als schnell und zuverlässig. Ein weiterer Vorteil: Das eigensteife Maschinenkonzept erlaubt den Aufbau auf der Bodenplatte ohne teure Fundamentkosten; so wurde es in Wolfsburg durchgeführt.

Fragt man in Sachen Qualität der Portalfräszentren DMU 340 P bei den Wolfsburger Werkzeugbauern nach, fasst Alexander Paul zusammen: „Die erzielte Genauigkeit auf allen Deckel Maho Portalmaschinen erfüllt nicht nur unsere hohen Anforderungen; die Konstanz der Arbeitsgenauigkeit im Dreischichtbetrieb über lange Jahre hinweg überzeugt nachhaltig. Auch die Dynamik, die Kompaktheit des Portalkonzeptes und die eigensteife Ausführung sprechen für diese Maschinen. Auf ein automatisches Palettensystem wurde in Wolfsburg bewusst verzichtet. Mit einem genauen Nullpunktspannsystem werden die Paletten vorgerüstet und dann per Kran auf die Maschinen gesetzt. Dieser Vorgang dauert kaum mehr als 15 Minuten. Viele Jobs allerdings laufen viele Stunden, teils Tage. Insofern ist dies eine kostengünstige Alternative zur Automatisierung. Hallenfläche ist ein knappes und teures Gut. In jedem Fall würde ein automatisches Palettensystem erheblich mehr Fläche benötigen.

Unsere Mitarbeiter kommen seit vielen Jahren mit den Heidenhain iTNC- Maschinensteuerungen aller Deckel Maho Maschinen ohne Probleme gut zurecht. Die gegenwärtig vorhandenen CNC´s lassen sich auf Grund ihrer offenen Struktur gut in das VW-Informationssystem einbinden. Gleiches trifft auch auf die TNC-Kompatibilität unserer NC-Programmiertechnologie zu, die auf der Integration und Weiterentwicklung vom Tebis-CAD/CAM-System beruht. Das CAD/CAM-Gesamtsystem unseres Werkzeugbaus erlaubt inzwischen neben einer 2,5/3-D-Programmerstellung auch die Simulation aller Bearbeitungsprozesse mit dem digitalen Abbild von Maschine, Werkzeug, Gusskörper und Fräsprogramm. Mit der TNC in der Deckel Maho-Version lässt sich der Online-Austausch aller relevanten Prozessdaten zum VW-Datennetz ausführen.“

Natürlich bleiben auch Wünsche offen: In naher Zukunft soll in Großmaschinen investiert werden. Und da liegt der Anspruch an Dynamik, Wiederholgenauigkeit und Flexibilität sehr hoch. Originalton Alexander Paul: „Wir benötigen eine Produktivitätsverbesserung von 50 Prozent auf unseren Kernmaschinen. Eine der Antworten ist, dass die Kopfhaltekräfte im simultanen 5-Achs-Betrieb deutlich nach oben gehen müssen. Auch die Dynamik der Achsen muss gesteigert werden. Da steht also eine echte Herausforderung im Raum. Service? Das ist ein ganz wesentlicher Erfolgsfaktor. Auch wenn die Verfügbarkeit unserer Mittelmaschinen wirklich gut ist, muss aber dennoch im Reparaturfall binnen kürzester Zeit reagiert werden können.“

Fazit: Die Zusammenarbeit von VW und DMG ist grundsolide. Das noch vorhandene Innovationspotenzial für zukünftige Maschinen muss gehoben werden. Dies muss jetzt der Entwicklungsfokus sein. Die enge Kooperation zwischen Volkswagen, dem Mittelständler Deckel Maho im Allgäu und Gildemeister ist nachahmenswert. Denn die besten Ideen kommen durch die Diskussion mit dem Anwender.

www.deckelmaho.de

www.gildemeister.com

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