In Inseln erodieren

Unabhängig von der Betriebsgröße versucht jedes Unternehmen, die Wünsche seiner Kunden in möglichst kurzer Zeit möglichst wirtschaftlich umzusetzen. Die dazu notwendige Reduzierung der Durchlaufzeiten lässt sich nicht immer ganz einfach verwirklichen, besonders dann, wenn jährlich Tausende von Aufträgen abzuwickeln sind. Ein Schweizer Werkzeugbauer hat die dafür notwendigen technischen und organisatorischen Veränderungen strategisch geplant und erfolgreich umgesetzt.

Die SFS-Gruppe beschäftigt zirka 3.100 Mitarbeiter, erzielte 2001 einen Umsatz von 882 Mio. CHF und ist mit 26 operativen Einheiten weltweit tätig. Eine der produzierenden Gesellschaften ist die SFS intec in Heerbrugg/St. Gallen. Als Entwickler und Hersteller kundenspezifischer Präzisionskomponenten und Systemlösungen für die Befestigungstechnik beliefert das Unternehmen die Automobil-, Elektro-, Elektronik- und Flugzeugindustrie sowie die Bauwirtschaft. Bei der Vielzahl von kaltgeformten Präzisionsteilen – jährlich werden etwa 4 Milliarden Bauteile in 4.000 Ausführungen gefertigt – wird verständlich, welche Bedeutung der Umformtechnik zukommt.
Um die Neuanfertigungen und den Nachschub mit Verschleißwerkzeugen wirtschaftlicher händeln zu können, wurde Anfang der 90er Jahre der traditionell nach Verfahren wie Drehen, Fräsen, Schleifen, Erodieren usw. organisierte Werkzeugbau nach just-in-time-Kriterien ausgerichtet und in produktorientierte Fertigungsinseln umstrukturiert. Die Zusammenfassung mehrerer Verfahren und Arbeitsgänge in einer Insel erwies sich auch deshalb als erfolgreich, weil sie den Menschen in den Mittelpunkt des Geschehens rückte und ihm einen Freiraum bot, der auch für das Unternehmen vorteilhaft war.
Der Werkzeugbau gliedert sich in zwei Fertigungsbereiche. Im Bereich I sind die „klassischen“ Verfahren wie Fräsen, Drehen und Schleifen sowie das Rohmateriallager und die Wärmebehandlung zusammengefasst. Hier werden vorwiegend Werkzeugstempel, Hülsen, Matrizen ohne HM-Einsätze aber auch Werkzeuge für die weitere Bearbeitung der Pressteile gefertigt. Der Fertigungsbereich II umfasst die Schneid- und Senkerodiermaschinen zum Herstellen der Werkzeugeinsätze sowie Arbeitsgänge zur Fertigbearbeitung einschließlich polieren und montieren.
Jede der sieben Inseln ist auf den Werkzeugbedarf eines bestimmten Abnehmerkreises ausgerichtet. Jeweils ein Teamleiter organisiert mit seinen Facharbeitern den Fertigungsablauf; gemeinsam sind sie verantwortlich für Termine und Qualität. Nachdem jedes Teammitglied alle Insel-Maschinen bedienen und jede mit dem Auftrag verbundene Arbeit verrichten kann, wird die Selbstorganisation wesentlich vereinfacht und das Team kann nach betrieblichen und individuellen Gesichtspunkten einteilen und steuern. Dank dieser Organisation konnte die Durchlaufzeit im Jahresdurchschnitt um zirka 50 Prozent verkürzt und, da jeder Mitarbeiter den Weg „seines Produktes“ von Anfang an verfolgen kann, auch die Qualität deutlich verbessert werden. Die Operationspläne für die Werkzeuge erstellt die zentrale Arbeitsvorbereitung. Danach belegt das Team die Maschinenkapazitäten, definiert die manuellen Arbeiten und berücksichtigt neben den betrieblichen Belangen auch die individuellen Wünsche. Auch die mit der Inselfertigung verbundene Job-Rotation gewährleistet, dass der Wissensstand ständig aktualisiert und entsprechend den zu betreuenden Verfahren und Maschinen auf dem neuesten Stand gehalten wird.
Insgesamt 16 Schneid- und 14 Senk-erodiermaschinen der Firma Agie sind im Werkzeugbau der SFS intec im Einsatz. Den neuesten technischen Stand beim Schneiden repräsentieren die Maschinen Agiecut Excellence mit Handhabungssystemen der Firma Erowa. Als mit der Installation der Fertigungsinseln die ersten Schneiderodiermaschinen vom Typ Agiecut Evolution beschafft wurden, konnte durch die konkurrenzlos einfache Bedienung der Steuerung Agievision die zeitliche Bindung des Bedieners an die Maschine von 50  auf unter 35 Prozent gesenkt werden. Die Leistungsfähigkeit der heutigen Maschinengeneration erweist sich auch in der deutlich kürzeren Bearbeitungszeit. Dadurch kann öfters umgestellt werden, und es lassen sich in Folge mehr Teile pro Zeiteinheit bearbeiten. Dank der Steuerung Agievision sind diese Produktivitätssteigerungen ohne Einfluss auf die Bindung des Bedieners an die Maschine möglich.
Erfüllte die Agiecut Evolution mit einer Konturtoleranz von Tkm +/- 0,03 mm und einem Rauheitswert von Ra � 0,2 µm die Mitte der 90iger Jahre von SFS gestellten Forderungen, so liefern heute die Maschinen der Reihe Excellence ganz andere Ergebnisse: Sie erodieren auch komplizierteste Teile mit einer Konturtoleranz von Tkm � 0,015 mm und einer Oberflächenrauheit von Ra < 0,1 µm. Mit Verfahrwegen von 500 x 350 x 256 mm in X-/Y-/Z-Richtung und einer Schneidleistung von 300 mm3/min lassen sich die Teile bei hoher Prozesssicherheit zuverlässig und wirtschaftlich bearbeiten. Da die Maschinen hinsichtlich des Automatisierungsgrades offen sind, konnten die Handlingsysteme von Erowa problemlos angebaut und ihr Arbeitsablauf in die Maschinensteuerung Agievision eingebunden werden.
Die Steuerung definiert und regelt alle erodierspezifischen Daten und Abläufe. Die von der Arbeitsvorbereitung und zum Teil vom Maschinenbediener mit Hilfe von Geometriemakros erstellten Programme mit den Geometriedaten, Drahtdurchmessern u.a.m. werden direkt an die Maschine überspielt. Vom Bediener ist lediglich das Bearbeitungsziel Oberflächenqualität, Genauigkeit und/oder Schneidleistung anzugeben. Arbeitsfolge und –ablauf werden danach automatisch generiert. Bei dem breiten Produktprogramm von SFS intec wirken sich die verschiedenen, aufgabenorientierten Softwaremodule besonders zeit- und kostensparend aus. So lassen sich alle Arbeiten nach Prioritäten ordnen und organisieren. Arbeitsunterbrechungen bereiten keine Probleme. Die Steuerung startet die Arbeit an der unterbrochenen Stelle unter gleichen Erodierbedingungen, ohne Auswirkungen auf die Genauigkeit und Bearbeitungsqualität. Durch Einlesen vorhandener und Planen neuer Programme während der Bearbeitung, Änderungen in letzter Minute, Überprüfen der Programme auf Vollständigkeit, Ablegen sich wiederholender Bearbeitungen als Modell, automatisches Ordnen der Schnittfolgen verschiedener Teile zu optimalen Abläufen u.a.m. kann der Bediener sehr flexibel auf jede Situation reagieren.
Bei den hochgenauen, stark beanspruchten Werkstücken aus Hartmetall, zirka 50 Prozent der zu erodierenden Teile bestehen aus diesem Werkstoff, sind Einflüsse auf die Randzone sowie Oxydationen zu verhindern. Dabei leistet ein weiteres Modul hervorragende Dienste. Die mit seiner Hilfe erodierten Werkstücke weisen eine beeinflusste Zone von < 1 µm auf. Dadurch können die Werkstoffeigenschaften des Hartmetalls optimal genützt und die Standzeiten eines Werkzeuges wesentlich erhöht werden. Entscheidende Zeit- und Kostenvorteile bietet die Excellence bereits beim Einrichten. Eine Einrichthilfe ermittelt durch Antasten die Ebene des aufgespannten Werkstücks und stellt den Schneiddraht entsprechend der ermittelten Daten senkrecht zur Werkstückoberfläche. Anschließend wird dann die Position des frei im Arbeitsbereich aufgespannten Werkstücks gemessen. Einen Versatz in X-/Y-, optional auch in Z-Richtung, übernimmt die Steuerung automatisch und ordnet sie dem Werkstück zu. Durch diesen automatisch ablaufenden Zyklus entfällt das manuelle Ausrichten, was sich äußerst positiv auf die Höhe der Nebenzeiten auswirkt.
An der Maschine kann der Bediener sein Wissen einbringen und mit Unterstützung der Steuerung und der verschiedenen Module die Abläufe professionell gestalten und optimieren. Mit den Eingaben Stempel/Matrize, Werkstückhöhe, Drahtyp, Werkstoff, Ein-/Ausfahren und Geometrie ist das Teil für die Steuerung ausreichend beschrieben. Sie kann damit Technologievorschläge unterbreiten, die vom Bediener nur zu bestätigen oder abzuändern sind. Bei der Entscheidung, welche Teile nach welchen Kriterien zu bearbeiten sind, erzeugt ein weiteres Modul die Schnittfolge für mehrere Bearbeitungen, unabhängig von der Dateneingabe und fasst die Bedienereingriffe zu einem einzigen Eingriff zusammen. Die Schnittfolge lässt sich auch dem Arbeitsrhythmus anpassen, indem sie die Bearbeitung am Tage, einen Start am Abend mit Nachtarbeit oder sonstige betriebliche Bedürfnisse berücksichtigt. Wird diese Strategie dann für spätere Anwendungen gespeichert, lassen sich wiederum Zeit- und Kostenvorteile erzielen.
Die Agie Schneid- und Senkerodiermaschinen bieten so viele Möglichkeiten zur Reduzierung der Rüst- und Nebenzeiten, dass SFS intec hier die entscheidenden Ansatzpunkte sieht, um mit den Automatisierungseinrichtungen von Erowa die Autonomie und Flexibilität deutlich zu verbessern. Den Beweis liefert die jährliche Maschinenlaufzeit. Durchschnittlich ist jede Erodiermaschine 5 000 h/Jahr im Einsatz. Durch sein Fachwissen und die verschiedenen Softwaremodule der Steuerung kann der Bediener die hohe Prozesssicherheit der Erodiermaschine voll nutzen, dadurch die Arbeit professioneller gestalten und für den autonomen Betrieb optimieren. Ergänzend dazu fördert die Inselstruktur die Toleranz der Mitarbeiter, erhöht die Kommunikationsfähigkeit und verbessert ganz allgemein die Teamfähigkeit. Motivation und Betriebsklima werden verbessert , was wiederum zur optimalen Nutzung der Leistungspotentiale der Agie Schneid- und Senkerodiermaschinen beiträgt.

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