Qualität von Anfang an

Der zeitnahen und wirtschaftlichen Fertigung von Werkstoffproben für die Materialprüfung kommt in der Stahlproduktion eine große Bedeutung zu. Denn ohne eine chargenweise oder stichprobenartige Werkstoffprüfung erfolgt keine Freigabe zur Auslieferung des Materials. Die Deutsche Edelstahlwerke produzieren ihre Kerbschlagproben mit Zerspanungswerkzeugen von Iscar – und halbierten so die Fertigungszeit je Probe.

Qualität ist als solche erst dann wirkliche Qualität, wenn sie kontinuierlich produziert und nicht aus einem Mehr an Produktion sozusagen herausgeprüft wird. Wurde früher etwa in der mechanischen Fertigung stets eine größere Anzahl an Teilen gefertigt. Um auf die benötigte Lieferstückzahl sich in der Toleranz befindlicher Werkstücke zu kommen, muss heute jedes gefertigte Teil ein maßgenaues Qualitätswerkstück sein. Doch im Grunde genommen fängt die Herstellung eines Qualitätswerkstücks schon viel früher an, nämlich bei der Produktion des Halbzeugs beziehungsweise des Vormaterials, also beispielsweise von Stahlstäben und Stahlplatten. Nicht nur die Automobilindustrie verlangt von ihren Zulieferern die Lieferung durchgängig dokumentierter Qualität, sondern das trifft heute auf alle Industriebereiche und über die Produkthaftung auch auf alle möglichen Produkte zu. In der modernen Fertigung folgt deshalb fast nach jedem einzelnen Bearbeitungsschritt ein Kontroll- oder Prüfschritt. Wie schon angedeutet, steht am Anfang natürlich das Rohmaterial, und wenn es sich um so hochwertige Rohmaterialien wie Edelstahl-Halbzeuge handelt, dann gilt folgerichtig schon der Stahlerzeugung höchste Aufmerksamkeit. Wer weiß das besser als die Deutsche Edelstahlwerke GmbH in Witten an der Ruhr, die zur international agierenden Gruppe Schmolz + Bickenbach AG gehört. Deutsche Edelstahlwerke zählt zu den weltweit führenden Herstellern von Edelstahl-Langprodukten und verteilt sich auf die vier deutschen Standorte Witten, Krefeld, Hagen und Siegen. Die Produktpalette reicht vom gezogenen Draht mit 0, 8 mm Durchmesser bis hin zu geschmiedeten Stäben mit 900 mm Durchmesser, wobei sich der Standort Witten auf den Abmessungsbereich 55 bis 250 mm Durchmesser spezialisiert hat. Das Unternehmen verfügt an allen Standorten über ein hochstehendes Qualitätsmanagement und alle relevanten Zulassungen sowie die Standardzertifikate ISO TS 16949, ISO 14001, ISO 9001 und QS 9000. Zusätzlich sind weitere Zulassungen aus der Luft- und Raumfahrt, der Bauaufsicht, Kraftwerksbereichen und dem Druckbehälterbau vorhanden. Alle Fertigungsabläufe werden lückenlos gesteuert, überwacht und kontrolliert. Womit wir beim Tätigkeitsfeld der Abteilung Qualitätswesen Werkstoffprüfung im Betrieb Witten der Deutschen Edelstahlwerke sind. Als Teamkoordinator fungiert hier Andreas Mannel, der mit seiner zehn Mann starken Belegschaft dafür sorgt, dass die Räder buchstäblich am Laufen bleiben. Die Hauptaufgabe des wichtigen Bereichs Qualitätswesen Werkstoffprüfung besteht nämlich darin, monatlich bis zu 3.500 Kerbschlag- und 1.000 Zugproben durchzuführen und dafür zunächst die Prüflinge selbst herzustellen. Das Probenmaterial entstammt den zuvor gefertigten Auftragschargen, wobei hier die Vorgabe gilt: Was morgens an Prüfungs-Aufträgen hereinkommt, sollte abends erledigt sein. Dazu Andreas Mannel: „Die Kunden fordern die schnelle Belieferung mit geprüftem und dokumentiertem Material, weshalb unserer Abteilung eine gewisse Schlüsselstellung zukommt. Wir müssen die Werkstoffproben sehr zeitnah erledigen und die I.O.-Lieferungen baldmöglichst freigeben. Weil in immer kürzerer Frist noch mehr Prüfaufträge zu bewältigen sind, haben wir uns zur durchgehenden Rationalisierung der Probenherstellung entschlossen und sind diesbezüglich ganz neue Wege gegangen. Dabei nahmen wir die Unterstützung von Werkzeugmaschinen- und Werkzeug-Herstellern in Anspruch, zumal die Probenherstellung durchaus mit der Produktion von Mechanikteilen zu vergleichen ist“. Gesagt, getan, und so verließen Andreas Mannel und seine Kollegen eingefahrene Geleise. Grundlage dafür waren und sind die Normen für die Durchführung von „Kerbschlagbiegeversuchen nach Charpy“, festgelegt in der DIN-Norm EN 10 045 Teil 1. Dort ist auch die Ausführung der jeweiligen Probe festgelegt, und zwar inklusive der Toleranz für die Probenmaße. Wie schon angedeutet, erfolgte die Fertigung der Proben bis vor kurzem mittels Drehen, Fräsen, Bohren und Schlitzen auf mehreren Maschinen und mit der entsprechenden Anzahl an Fachpersonal. Heute jedoch werden die Prüflinge auf CNC-Drehmaschinen in möglichst wenigen Aufspannungen komplett, vor allen Dingen viel schneller und in der geforderten Qualität gefertigt. Durch die Abkehr von den herkömmlichen Werkzeugmaschinen auf ein Drehzentrum mit Revolver für angetriebene Werkzeuge wurden natürlich auch neue Werkzeuge benötigt. Und hier nahm Andreas Mannel als Koordinator zunächst mehrere potentielle Werkzeug-Lieferanten ins Boot. Das Ratio-Projekt in Witten bekam zudem den Charakter eines Modellprojekts für alle Standorte, so dass die Evaluation entsprechend intensiv vorangetrieben wurde. Aus dem „sportlichen Wettbewerb“ ging die Iscar Germany GmbH aus Ettlingen als klarer Sieger hervor und konnte vor allem mit dem Werkzeug Scheibenfräser mit Self-Grip Schneideinsätzen den Wettbewerb weit hinter sich lassen. Den Scheibenfräser-Werkzeugen kommt hier deshalb besondere Bedeutung zu, weil damit die präzisen Kerben oder Schlitze in die Materialproben eingebracht und in einer Art Sägevorgang die Proben abgelängt sowie abgetrennt werden. Die durch Drehen, Fräsen und Schlitzen zu bearbeitenden Prüflinge sind insgesamt 170 bis 190 mm lang und bestehen am Ende aus drei Einzelproben a`55 mm Länge. An Werkstoffen können alle Qualitäten standardisierter Edel- und Werkzeugstahlmaterialien sowie kundenspezifische Materialien vorkommen. Andreas Mannel führte dazu aus: „Das Schlitzen und Sägen nahmen wir früher mittels HSS-Blättern vor. Das dauerte sehr lange und die Standzeit sowie die Bearbeitungsqualität waren oftmals nicht ausreichend. Mit dem Wechsel der Bearbeitungsstrategie, dem Einsatz der Iscar-Werkzeuge und dem Wechsel von HSS-Sägebelättern auf die Scheibenfräser mit Self-Grip-Schneideinsätzen konnten wir die Fertigungszeit pro Probe um 50 Prozent reduzieren. Insgesamt sind wir jetzt also um das Doppelte produktiver, haben jetzt nur noch wenige Maschinen und mit zehn Mann deutlich weniger Personal im Einsatz, als zuvor mit den vielen einzelnen Bearbeitungsmaschinen und dementsprechend 30 Beschäftigten. War unsere Abteilung früher sozusagen der Bottle Neck, so führen wir jetzt dank optimierter Prozesse, der für alle Werkstoffe universell einzusetzenden Iscar-Zerspanwerkzeuge wie Scheibenfräser und Schaftfräser, deren gute bis sehr gute Standzeiten, und schließlich einer reproduzierbaren Bearbeitungsgenauigkeit, unsere Prüfaufgaben äußerst rationell und wirtschaftlich durch. Da es sich hier nicht um primär wertschöpfende Aufgaben handelt, gilt es auch besonders auf die Kosten zu achten. Mit der neuen Vorgehensweise sind wir große Schritte weitergekommen“. Und das gilt nicht nur bezüglich Wirtschaftlichkeit bei der Proben-Herstellung, denn auch hinsichtlich der Forderungen nach Maßhaltigkeit, Oberflächenrauhigkeit und überhaupt der Einhaltung der Normen für die Herstellung von Proben konnten alle Projektbeteiligten voll überzeugen. Außerdem ist die ehemals starre Arbeitsteilung jetzt umgewandelt und dahin gehend organisiert, dass jeweils eine CNC-Drehmaschine für die Komplettbearbeitung und eine Prüfmaschine für die Kerbschlagbiege- und Zugversuche eine „Zelle“ bilden. Diese wird von nur einer qualifizierten Fachkraft bedient, wodurch sich die Durchlaufzeiten pro Prüfprozess weiter reduzieren und der Durchsatz pro Prüfzelle spürbar erhöht. Für Sascha Braun, Produkt- und Zerspanungsspezialist bei der Iscar Germany GmbH, ist dies eine logische Trendwende: „In der heutigen Zeit, in der jedes Unternehmen unter enormem Zeit- und Kostendruck steht, muss stetig geprüft werden, ob es Möglichkeiten gibt, durch neue Technologien Fertigungszeiten und Kosten zu reduzieren. Nach wie vor werden in zahlreichen Fertigungsstätten noch HSS-Sägeblätter eingesetzt, obwohl man diese bei vielen Anwendungen durch eine modernere Technologie ersetzen kann. Auf Grund der höheren Schnittgeschwindigkeiten, ermöglicht durch beschichtete Hartmetall-Schneideinsätze und der gesinterten, weichschneidenden Schneidengeometrie, die einen höheren Zahnvorschub zulässt, bringt das Self-Grip-System erhebliche Vorteile in Bezug auf die Produktivität. Deren Steigerung ist in diesem Fall lediglich das Resultat eines erhöhten Zeitspanvolumens, das für mich die wichtigste Einflussgröße der Zerspanung darstellt. Zusätzliche Kosten, wie etwa das Nachschleifen von HSS-Sägebelättern, entfallen durch die austauschbaren und selbstklemmenden Hartmetall-Schneideinsätze unseres Self-Grip-Systems genauso wie die Kosten für Logistik und Lagerhaltung“.

www.iscar.de