Warum sich XXL-Investitionen in Großmaschinen lohnen

Die Zahlen des VDW zur Umsatzentwicklung der deutschen Werkzeugmaschinen sind grundsätzlich erfreulich: Nach einem kleinen Einbruch im Jahr 2016 sind die Umsätze in den letzten zwei Jahren wieder stetig gestiegen. Bei den spanenden Maschinen gab es ein Plus zum Vorjahr von sieben Prozent. Gleichzeitig gingen die Ausgaben für Installation, Reparatur und Instandhaltung zurück. Nach gutem Wachstum in den vergangenen beiden Jahren liegt hier das Umsatzplus nur noch bei zwei Prozent.

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Große Maschinen bedeuten manchmal ein Alleinstellungsmerkmal in einer bestimmten Region und bieten daher die Möglichkeit, Aufträge überhaupt erst akquirieren oder annehmen zu können. Viele Unternehmer haben schon etliche Aufträge ablehnen müssen, bevor sie sich an ein Großprojekt wagen. Andererseits muss die Anlage gleichzeitig noch so flexibel wie möglich eingesetzt werden können, denn man legt sich mit einer unflexiblen Anlage auf einen kleinen Bereich von möglichen Aufträgen fest, und das damit verbundene unternehmerische Risiko kann angesichts des großen Invests, den eine Maschine zur Großteilebearbeitung darstellt, nicht jedes Unternehmen tragen. Flexibilität lässt sich zum Beispiel damit herstellen, dass die Maschine multitaskingfähig ist. Das Optimum ist also eine Anlage, die in möglichst vielen Achsen drehen, fräsen und schleifen kann. Außerdem sollen die Spannmöglichkeiten viele unterschiedliche Formate zulassen.
Aber auch der modulare Ansatz in der Konstruktion der Köpfe erleichtert eine flexible Fertigung. Sind die Ansatzstücke eines Fräskopfes durchgehend genormt, lässt sich jeder Kopf an jeder Maschine mit derselben Anbindung montieren - das spart Zeit.

Unabhängig von der Zahl der Einsatzmöglichkeiten aber gilt: Großteilebearbeitung bleibt teuer. Allein für den Abbau einer großen Portalmaschine nach der Fertigung, dem Transport auf einem knappen Dutzend Lkw, Sondertransporten mit Polizeibegleitung, Aufbau, Installation, Probeläufen und Schulungen kommen durchaus Summen von 150 000 bis 300 000 Euro zusammen. Oft werden für die großen Maschinen eigene Hallen gebaut. Die Maschinen, die Köpfe - alles kostet.

Da sollte sich die Investition auch bald amortisieren, deshalb muss sie insbesondere eines leisten: Produktivität, Produktivität, Produktivität. Das heißt zum einen hohe Spindellaufzeiten und das wiederum unter anderem kurze Rüstzeiten. Die einfachste Methode, Rüstzeiten so zu gestalten, dass der Produktionsausfall so kurz wie möglich gehalten werden kann, ist, parallel auf mehreren Tischen oder Paletten parallel zu rüsten. Eine weitere Möglichkeit ist, in Pendelbearbeitung zu verfahren, was die effektive Spindellaufzeit ebenfalls deutlich erhöht. Portalmaschinen in Gantry-Bauform werden dabei mehr nachgefragt als Tischbauweisen, weil der Platzbedarf höher ist. Produktivität heißt zum einen hohe Spindellaufzeiten und das bedeutet unter anderem kurze Rüstzeiten. Die einfachste Methode, Rüstzeiten so zu gestalten, dass der Produktionsausfall so kurz wie möglich gehalten werden kann, ist, parallel auf mehreren Tischen oder Paletten parallel zu rüsten. Eine weitere Möglichkeit ist, in Pendelbearbeitung zu verfahren, was die effektive Spindellaufzeit ebenfalls deutlich erhöht. Portalmaschinen in Gantry-Bauform werden dabei mehr nachgefragt als Tischbauweisen, weil da der Platzbedarf höher ist.

Hohe Spindellaufzeiten erfordern Werkzeuge mit langen Standzeiten. Hier sind zum einen hohe Qualitäten gefragt, aber auch das Meistern der Hauptherausforderung, der Vibrationsdämpfung. Je höher das Gewicht des Kopfes, je länger der Ausleger einer Fahrständermaschine, je höher das Werkstück selbst, desto massiver wirken sich die Vibrationen aus. Eine rein passive Dämpfung ist nicht immer ausreichend und lässt sich oft nicht mit dem Erfordernis der Temperierung in Einklang bringen. Daher sind neue Lösungen gefragt, die das Rattern eliminieren können: Sensorgesteuerte Konzepte beispielsweise, die Vibrationen erkennen und zur Erzeugung einer Gegenvibration führen, so dass sich beide Vibrationen aufheben und nahezu vollkommene Ruhe entsteht. Soraluce hat dieses Konzept konsequent mit seinem patentierten DAS+ System verwirklicht.

Ebenso wichtige Kriterien sind eine einfache Bedienbarkeit sowie Hilfe beim Messen und Spannen. Die "alten Spezialisten", erfahrene Maschinenführer, die Ihre Maschine beherrschen, auch wenn es Abweichungen gibt, werden immer seltener. Die Anlagen müssen das mit eigener Intelligenz ausgleichen. Dazu gehört auch die intuitive Gestaltung von Nutzeroberflächen.
Es ändern sich auch die Anforderungen an das herzustellende Produkt. Auch Großteile sollen in einer ultrapräzisen Bearbeitungsweise gefertigt werden. Eine Reaktion darauf ist die Konstruktion mit Linearführungen, die spielfrei arbeiten und eine verdoppelte Dynamik erlauben – selbstverständlich muss dann die Mechanik darauf ebenso eingestellt sein.

Da bestimmte Materialien eine Temperierung der ganzen Halle erfordern, werden die Konstruktionselemente großer Portalmaschinen grundätzlich gegossen, um die Temperatursteuerung besser kontrollieren zu können. Aus demselben Grund empfehlen sich hydrostatische Tische nicht für eine 4- oder 5-Achs-Bearbeitung. Frässchieberachsen hängen wegen ihres Eigengewichtes und des Gewichts des Fräskopfs früher oder später durch – auch wenn es nur Bruchteile von Millimetern sind. Ein patentiertes System aus dem Hause Soraluce zur Durchhangkompensation hält das Werkzeug selbständig im rechten Winkel oder parallel zur Vertikalachse gestellt – mit einer 100-prozentigen Präzision, um die µ-genaue Bearbeitung nicht zu gefährden. nh