Reportagen + Trends
Werkstückspanntechnik
„Einfach genial”
15.06.2009
Durchgängigkeit: Mit dem FCS Spannsystem hat die Siebenwurst GmbH einen weiteren Schritt in Richtung Fertigungs-Optimierung gemacht: Die Maschinenlaufzeiten gehen deutlich nach oben, und beim Durchlauf wird ebenfalls Gas gegeben.
Ludwig Gansauge ist Werkzeug- und Formenbau-Profi durch und durch. Und: Ludwig Gansauge ist begeistert: „Wir haben mit dem FCS System eine neue Fertigungsphilosophie vorgefunden, wie ich sie bis dato noch nicht gesehen habe. Das ist einfach genial.”
Der Leiter Prozessmanagement bei der Siebenwurst GmbH, Dietfurt, weiß, wovon er spricht. Stand das Werkzeug- und Formenbauunternehmen nach langer vergeblicher Suche doch kurz davor, selbst ein eigenes Werkstückspannsystem zu entwickeln und einzuführen. Ein Besuch beim italienischen Formenbauer und Spanntechnikhersteller FCS in der Nähe von Venedig verhalf zum erwähnten Aha-Erlebnis.
Der Vorteil des FCS-Systems, so die Experten von Siebenwurst, liegt vor allem im hohen Freiheitsgrad der Bearbeitung sowie in der Durchgängigkeit: Es können kleine wie große Werkstücke gespannt werden, egal ob auf Fräs-, Erodier-, Tieflochbohr- oder Schleifmaschinen, und egal, ob es sich um eine Schlicht- oder schwere Schruppbearbeitung handelt. Der Einspareffekt ist beträchtlich: So können Rüstvorgänge, die früher 90 min gedauert haben, auf 15 min reduziert werden.
Basis des Systems ist ein Baukastenprinzip, bestehend aus Säulen, Ringen und Bolzen. Gespannt wird auf einer Rasterplatte, die direkt auf den Maschinentisch installiert wird oder Rasterleisten, die auf einen herkömmlichen T-Nutentisch aufgeschraubt werden. Zentrierringe im Bauteil und der Rasterplatte übernehmen die Positionierung des Werkstücks. Erreicht wird eine Wiederholgenauigkeit von 10 µm.
Je höher, desto besser
Je nach Topographie des Werkstücks können über die gehärteten Distanzstücke unterschiedliche Höhen aufgebaut werden. Analog zur Grundplatte, die im 50er-Raster aufgeteilt ist, greift auch der Höhenaufbau auf genau definierte Maße zurück. Der Clou dabei: Je höher das Werkstück aufbaut ist, desto besser kann es von allen Seiten bearbeitet werden.
Um das Potenzial des FCS-Systems zu erkennen, muss man einen Blick auf die Rüstsituation werfen, wie sie – nicht nur im Werkzeug- und Formenbau, sondern auch in allen anderen Zerspanungsbereichen – fast noch alltäglich ist: Gespannt wird mittels Spanneisen und Unterlegkeile. Daraus enstehen teilweise gewagte, aber fast immer zeitaufwändige Konstruktionen. Das Rüst-ergebnis ist zudem in hohem Maße vom Geschick des Bedieners abhängig. Wenn man dann Glück hat, kann sogar eine Seite komplett ohne Umspannen bearbeitet werden. Muss dann die zweite, dritte oder vierte Seite gefräst oder gebohrt werden, beginnt das ganze Spiel von vorne.
Genau dieser Crux will das FCS-System begegnen. „Eine Aufspannung für alle Bearbeitungen auf allen Maschinen”, lautet die Parole. Nicht umsonst wird deshalb in der Umsetzung zuallererst die Konstruktion bemüht. Der Konstrukteur ist gefordert, um im Werkstück die entsprechenden Passungen für die Spannringe zu setzen. Er muss zudem kontrollieren, ob sie mit dem 50-er-Raster der Grundplatte übereinstimmen.
Bei Siebenwurst ist dieser Prozess mittlerweile im CAD-Programm als Templates hinterlegt. Der Konstrukteur kann also per Mausklick die entsprechenden Positionierringe einfügen. Die Werkstückzeichnung geht anschließend fix und fertig bemaßt zum Teilelieferanten, der die Passungen für das Spannsystem ins Rohteil einbringt.
Genau hier setzt der neue fertigungsphilosophische Ansatz des Systems an: Da die Spannpunkte bereits im Programm hinterlegt sind, kann der Bediener einfach am Monitor überprüfen, wo er das Werkstück auf der Maschinengrundplatte andocken muss. Soll er dann noch per Distanzstücke nach oben bauen, um eine optimale Zugänglichkeit der Spindel zu garantieren, korrigiert er diese Werte im Nullpunkt und kann dann sofort mit der Bearbeitung loslegen.
Rüstzeiten deutlich reduziert
Bisher setzt die Siebenwurst GmbH das neue Spannsystem beim Tieflochbohren auf der Imsa-Maschine ein; unter anderem auch deshalb, weil dort die unproduktiven 
Nebenzeiten aufgrund des hohen Rüstaufwandes besonders groß waren. Das Resultat hat Ludwig Gans-auge restlos überzeugt: „Wir haben unsere Rüstzeiten, die früher bei einer Stunde und mehr lagen, auf wenige Minuten reduziert.” Angenehmer Nebeneffekt: Durch die stabile Spannung mit dem FCS-System wurde die Bearbeitung insgesamt sicherer und genauer.
Für den Prozessoptimierer Gans-auge ist das aber nur der erste Schritt. Er ist sich sicher: „Den eigentlichen Effekt des Systems können wir nur dann nutzen, wenn wir es auf möglichst viele Maschinen implementieren.”
Genauso sieht es auch Jürgen Pfleghar von der Pfleghar Entwicklungs- und Vertriebs GmbH, Weingarten, die das FCS-System in Deutschland vertreibt: „Der Wechsel von Maschine zu Maschine ist genauso einfach möglich. Deshalb gewinnt man über diese Durchgängigkeit unwahrscheinlich an Hauptzeit.” Seine bisherigen Kundenstudien zeigen, „dass man davon ausgehen kann, dass im Jahresdurchschnitt rund 25 bis 30 Prozent mehr Ausstoß realisiert werden kann” – bei gleicher Anzahl von Mitarbeitern und Maschinen wohlgemerkt.
Diesem Potenzial stehen allerdings erst einmal Investitionen gegenüber. Je nach Ausrüstungsgrad beziffert Jürgen Pfleghar die Systemkosten für kleinere und mittlere Maschinen zwischen 5000 und 12 000 Euro; für große Maschinen müssen zwischen 15 000 und 25 000 Euro für Rasterplatten und Spannmittel eingeplant werden. Akribisch genau hat man deshalb bei der Siebenwurst GmbH die Amortisation gerechnet. Vom reinen Bauchgefühl her, so die Experten, müsste sich das System innerhalb von zwei Jahren amortisiert haben. Wobei Jürgen Pfleghar aus seiner Praxis Anwender kennt, die mit deutlich kleineren Zeiträumen rechnen: „Bezieht man Effekte wie Mehrmaschinenbedienung, Fehlerreduzierung und die Möglichkeit der ungestörten 5-Seiten-Bearbeitung in die Wirtschaftlichkeitsüberlegungen mit ein, kann sich der Invest in wenigen Monaten bezahlt machen.”
Wenn denn nicht die Mitarbeiter wären: Sie zu überzeugen, ist momentan für die Verantwortliche bei der Siebenwurst GmbH Schwerstarbeit. Denn trotz der nachgewiesenen Vorteile gibt es eine starke Strömung gegen die Einführung: Zu aufwändig sei die Handhabung, sagen die Gegner (siehe auch Interview oben).
Trotz dieser Beharrungstendenzen ist sich Ludwig Gansauge sicher, dass das System flächendeckend im Unternehmen umgesetzt wird. Die Vorteile sind einfach erdrückend: „Die Maschinenlaufzeiten werden drastisch zunehmen. Außerdem bekommen wir einen deutlich positiven Effekt bei den Durchlaufzeiten.” pi
Fünf Fragen an Manuela Haack, Siebenwurst GmbH
„Die Ängste ernst nehmen”
Manuela Haack sitzt bei der Siebenwurst GmbH im Controlling und hat die Einführung des FCS-Spannsystems eng begleitet.
Frau Haack, es ist ungewöhnlich, dass sich das Controlling so sehr um technische Details kümmert wie bei der Einführung des FCS-Spannsystems geschehen. Warum dieser Aufwand?
Bei uns laufen in der Fertigung alleine 24 Großmaschinen. Davon möchten wir sicherlich nicht jede mit dem neuen Spannsystem ausstatten, aber doch einen Großteil. Die Einführung kann aber nur gelingen, wenn den Mitarbeitern plausibel gemacht wird, welchen Vorteil das Unternehmen davon hat. Und das funktioniert nur, wenn die menschlichen Aspekte der Umsetzung, also Ängste und Vorbehalte gegen Neues, so ernst wie möglich genommen und Antworten darauf gefunden werden. Man kann sich da nicht von einem vagen Bauchgefühl leiten lassen.
Wie hat Ihre Vorgehensweise ausgesehen?
Ein Kollege und ich sind von Maschine zu Maschine gegangen, um die Rüstzeiten zu erheben und zu dokumentieren. Zudem wollten wir von den Bedienern wissen, welche Einsparpotenziale sie durch die Einführung des neuen Systems sehen.
Und?
Das Ergebnis fiel eher ernüchternd aus. Die Mitarbeiter hatten für ihre Rüstvorgänge Annahmen gemacht, die nicht unbedingt der Realität entsprachen. Zudem fehlte bei vielen das Wissen um das wirtschaftliche Potenzial des neuen Spannsystems, wenn es über die gesamte Fertigung hinweg durchgängig eingesetzt wird. Aber genau diese Transparenz ist wesentlich, denn das Spannsystem kann nur dann effektiv genutzt werden, wenn es die Mitarbeiter auch leben. Auch wir mussten da einige Lernkurven durchlaufen.
Zum Beispiel welche?
Als wir an einer bestimmten Maschine das FCS-System erklärten, war die Ablehnung durch den Bediener zuerst ganz groß. Nachdem wir intensiv die Vorteile dargelegt hatten, stand plötzlich von seiner Seite eine Zeiteinsparung von zwanzig Minuten im Raum, wohlgemerkt als erste Überlegung. Das wirkliche Potenzial ist wahrscheinlich noch viel größer. Dieses Beispiel zeigt, wie wichtig die Kommunikation mit den Mitarbeitern ist. Die Geschäftsleitung hat deshalb auch großen Wert darauf gelegt, dass beim Besuch bei FCS in Italien Vertreter der Arbeitnehmerseite anwesend waren. Wir werden jetzt nochmals in eine Befragungsrunde gehen. Das Ergebnis wird dann wahrscheinlich anders aussehen.
Wie sieht der Zeitplan der Einführung aus?
Anfang 2008 wurde mit der Implementierung des Systems begonnen; geplant war eine 80-prozentige Umsetzung an den möglichen Maschinen innerhalb kurzer Zeit. Davon ist man aufgrund der erwähnten Gründe aktuell weit entfernt. Bisher ist nur eine Tieflochbohrmaschine ausgerüstet, eine Erodiermaschine folgt in Kürze. Die Projektleitung geht allerdings davon aus, dass innerhalb des nächsten Jahres das System flächendeckend im Unternehmen eingeführt ist – dort, wo es Sinn macht.
