Wie Syntegon seine 5-Achs-Fertigung flexibler macht

Am Hauptsitz des Geschäftsbereichs Pharma Liquid in Crailsheim entwickelt und produziert die Syntegon-Gruppe hochwertige, individuelle Lösungen für die sterile Abfüllung flüssiger und pulverförmiger Pharmazeutika. Die mechanische Fertigung hat kürzlich für die Produktion zugehöriger A-Teile ein Spannkonzept von Gressel zur Anwendung gebracht und damit die Rüstzeiten signifikant reduziert.

Beim Werkstückspannen auf einer „DMF 360 I 11“, einer der zentralen Maschinen in der mechanischen Fertigung in Crailsheim, hatte das Team um Bruno Stark noch vor rund einem Jahr mit großen Widrigkeiten zu kämpfen. Mit der Modernisierung der Fertigung war zwar ein 3-Achs-BAZ durch die 5-Achs-Maschine ersetzt worden, doch erst einmal fanden die bis dahin genutzten Spannmittel weiter Verwendung. „Das führte zu ganz erheblichen Einschränkungen“, betont der Technologieexperte. „So reduzierte die mangelnde 5-Achs-Fähigkeit der Schraubstöcke die Zugänglichkeit und das häufige Rüsten war äußerst aufwendig.“

Fünf Stunden betrug der Aufwand in zwei Schichten im Schnitt, in besonderen Fällen sogar bis zu sieben Stunden. Darüber hinaus erschwerten Späneansammlungen die Reinigung, die Betätigung und den Wechsel der Spannmittel. Noch einmal verlangsamt wurde die Arbeit durch den häufigen Transport der Schraubstöcke mittels Kran. Nicht zuletzt führte die fehlende Standardisierung der Spannsysteme dazu, dass individuelle Vorrichtungen gefertigt und Bauteile auch extern bearbeitet werden mussten. Handlungsbedarf bestand dabei nicht nur für die flexible Fertigung der A-Teile, sondern auch für eine „Schnellstraße“, die Syntegon für Ersatzteile und eilige Projekte etabliert hat.

Anforderungen an die neuen 5-Achs-Spanner

Die mechanische Fertigung in Crailsheim ist hochspezialisiert und zerspant vor allem Edelstähle und diverse technische Kunststoffe. Aufgrund ihrer Größe und Flexibilität spielt die DMF 360 I 11 dabei eine zentrale Rolle. Immerhin können Werkstücke bis zu 3.600 x 1.100 x 1.100 mm und 8 t Gewicht vierachsig mit B-Achse bearbeitet werden. Die 5-Achs-Bearbeitung mittels integriertem NC-Tisch ist für Bauteile bis Durchmesser 1.400 x 1.050 mm und 2 t Gewicht ausgelegt.

Um die Fertigung deutlich effizienter zu gestalten, suchte Syntegon für die DMF ein Spannkonzept, das eine ganze Reihe von Anforderungen zu erfüllen hatte: „Nicht nur, dass es schnell zwischen Langbett- und 5-Achs-Bearbeitung umrüstbar und modular aufgebaut sein sollte. Es musste auch leicht zu reinigen und bedienerfreundlich sein sowie eine flexible Positionierung der Schraubstöcke ermöglichen“, zählt Stark auf. Die Evaluierung mehrerer Anbieter brachte schnell die Entscheidung für Gressel, denn die Aadorfer waren schlicht der einzige Hersteller, der alle Anforderungen erfüllen konnte. Bei der Umsetzung der maßgeschneiderten Lösung arbeiteten Syntegon und Gressel eng zusammen und banden zum Beispiel auch die Maschinenbediener und NC-Programmierer ein.

Wie das modulare Spannkonzept aufgebaut ist

In der Folge entstand ein modulares Spannkonzept, das auf bereits vorhandene Nullpunktspannsysteme aufbaut. Als erste Komponente gehören dazu flache Führungsschienen, die als Sonderlösung „in Segmentlängen von 400 und 500 mm mit einer Genauigkeit im Hundertstelbereich gefertigt wurden“, beschreibt Frank Scheurer, Vertriebstechniker bei Gressel. „Abgerundete Enden stellen sicher, dass die Segmente auch bei der 5-Achs-Bearbeitung nicht demontiert werden müssen. Zugleich sind die Konturen so optimiert, dass sich die Späne nicht festsetzen.“

Die Führungsschlitten, die im Aufbau folgen, sind ebenfalls kundenspezifisch und hochgenau gefertigt. Sie werden auf der Bedienerseite mit einer Schraube geklemmt, wobei ein Raster samt Nummerierung die Positionierung erleichtert. Glatte Oberflächen und eine offene Bauweise gewährleisten die einfache Reinigung.

Als standardisierte Schnittstelle zum Werkstück verfügen die neuen 5-Achs-Spanner C5X von Gressel über eine flexible Spannweite. „Bei einer Grundkörperlänge von 400 und Backenhöhe von 142 mm werden sie hier für Spannweiten von 10 bis 300 mm eingesetzt“, berichtet Scheurer weiter.

C5X bietet ein flexibles Baukastensystem

Grundsätzlich bietet der C5X mit Grundkörperlängen von 300, 400, 500, 600 und 800 mm sowie Backenhöhen von 142, 181 und 252 mm ein flexibles Baukastensystem, dessen Vielseitigkeit Gressel durch das eingesetzte Backenprogramm des Zentrischspanners „C2.0“ noch einmal erhöht. Wendebacken grip sind damit ebenso verfügbar wie Adapter- und Pendelplatten oder Prismenbacken, wobei der jeweilige Backenwechsel über zwei Schrauben erfolgt. „Für das prozesssichere Spannen der Werkstücke ohne Vorprägen sorgt eine Spannkraft von bis 40 kN. Dass diese Spannkraft komplett beim Bauteil ankommt, gewährleistet die oben liegende Spindel“, betont Scheurer. Der Tausch der Spindel ist über ein Schnellwechselsystem einfach möglich, mit dem in jeder Spannerlänge ein Grundspannhub von 120 mm verfügbar ist. Der Spannbereich lässt sich je nach Grundkörperlänge erweitern, um bei der größten Grundkörperlänge eine maximale Spannweite von 691 mm zu erreichen.

80 % des Bauteilspektrums abgedeckt

Mit der Einführung des neuen Spannsystems hat die mechanische Fertigung in Crailsheim signifikante Verbesserungen erzielt. So konnten die Rüstzeiten von durchschnittlich fünf auf etwa zwei Stunden reduziert werden, für einzelne Teile verkürzte sich die Rüstzeit sogar von einer Stunde auf fünf Minuten. Nimmt man allein diese Zeit, amortisiert sich das Spannkonzept innerhalb eines Jahres. Gleichzeitig wurden die Flexibilität und Effizienz deutlich erhöht, da mit dem neuen System rund 80 % des Teilespektrums abgedeckt werden. „Dazu gehören auch komplexe oder großformatige Bauteile, die mittlerweile nicht mehr extern gefertigt werden müssen“, erzählt Maschinenbediener Eugen Müller.

„Neben der Effizienz verbesserten sich außerdem die Ergonomie und Arbeitssicherheit, weil nicht mehr jeder Schraubstock per Kran bewegt werden muss und die Bedienung bequem vom Boden aus erfolgen kann.“ Ersetzt hat der C5X dabei fünf unterschiedliche alte Spannmittel. Das gekapselte System verhindert darüber hinaus ungünstige Späneansammlungen und erleichtert die Reinigung bis hin zur automatisierten Ausführung. „Durch die Integration von 3-D-Modellen in CAM-Systeme wurden nicht zuletzt die Arbeitsvorbereitung und NC-Programmierung vereinfacht“, sagt Harald Brunner, Teamleiter NC-Programmierung. „So ist heute eine virtuelle Rüstplanung möglich und die hierbei vergebene Nummerierung der Anschläge vereinfacht die Positionierung der Spanner.“

Wie Syntegon das Spannkonzept ausweiten will

In den nächsten Schritten ist geplant, das Spannkonzept auf weitere Maschinen und internationale Standorte auszuweiten. In Crailsheim kann man sich den Einsatz in reduzierter Form auch auf 3-Achs-Maschinen vorstellen. Aktuell arbeiten Syntegon und Gressel an der Entwicklung von Prismabacken für größere Durchmesser bis 150 und VS-Backen mit Spannbereich über 400 mm, damit noch mehr Teile intern gefertigt werden können. Weil der modulare Ansatz eine maschinenübergreifende Nutzung der Komponenten ermöglicht, werden weitere Kostensenkungen erwartet. Insgesamt stellt das neue Spannkonzept schon jetzt einen entscheidenden Faktor zur Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit von Syntegon dar.

Quelle: Gressel AG, bearbeitet von: Sabine Königl