Power per Magnetkraft

Mit einer über sechzigjährigen Erfahrung fertigt das in Aalen ansässige Unternehmen Franke eine Vielzahl an Drahtwälzlagern und Linearsystemen für verschiedene Branchen. Mit derzeit 210 Mitarbeitern bedient Franke als Nischenanbieter diese Schwerpunkte, die hauptsächlich im allgemeinen Maschinenbau und der Medizintechnik angesiedelt sind.

Gerade letztere Branche zeigt einen nach wie vor nach oben gerichteten Trend, der sich bei Franke nach eigenen Angaben in gestiegenen Auftragszahlen widerspiegelte und so zu Kapazitätsengpässen führte. Da die Kernkompetenz der Aalener Experten beim Drehen liegt und andere Bearbeitungen wie Bohren teilweise extern erfolgten, suchten die Verantwortlichen bei Franke nach Möglichkeiten einer umfassenden Kapazitätserweiterung.

„Seit etwa 2010 haben wir bereits Erfahrungen mit einem etwa 1 m durchmessenden Magnetspannsystem sammeln können“, sagt Harald Müller, Prokurist und Produktionsleiter bei Franke. „Daher überlegten wir, wie ein System aussehen muss, das uns helfen kann, noch effizienter zu fertigen, ohne an Genauigkeit einzubüßen oder besser, diese sogar zu steigern.“

Die maximale Größe der Drehteile betrug bis dahin 1650 mm. Das wollten Müller und seine Spezialisten nach eigener Aussage toppen. Ein wichtiger Aspekt bestand daher in der Fragestellung, wie das Spannsystem beschaffen sein sollte, das sicher aber auch verzugsfrei große Lagerteile spannen kann. Das Unternehmen bearbeitet zumeist Material aus Aluminium oder Stahl.

Meine Meinung

Franke ist ein gutes Beispiel für einen Nischenanwender, der wohlüberlegt auf die Marktsituation reagiert. Das betrifft etwa gewichtige Entscheidungen wie die Investition in neue Maschinen, Werkzeugen und Spannsystemen. Hier und auch bei der Einbindung in den laufenden Fertigungsprozess agieren die Experten bei Franke nicht vorschnell. Mit der genauen Analyse des Ist-Zustandes und der gestiegenen Anforderungen an die Produktonskapazitäten fanden die Aalener mit Hilfe der Experten von Röhm das auf ihre Prozesse passende Bearbeitungskonzept. So schafft Franke das gewünschte Plus an Fertigungskapazitäten mit deutlich kürzeren Durchlaufzeiten der Lager bei zugleich harmonischer Einbindung von Mensch und Material. Das ist vorbildlich für jeden Mittelständler.
Martin Droysen, Redaktion fertigung

Wirtschaftliche Kleinserien
Müller: „Wir bezogen in unsere Überlegungen Wirtschaftlichkeitsparameter, wie die maximale Bearbeitungsgröße und die Möglichkeit eines Palettenwechslers ein, wie er bei dem älteren, reinen Magnetspannsystem eingesetzt wird.“

Allerdings fertigt Franke Kleinst­serien von lediglich 10 bis 15 Lagern pro Auftrag, weshalb bei dem geplanten Fertigungskonzept ein derart großer Palettenwechsler zu teuer wäre und zu viel Platz beanspruchen würde, waren sich die Planer einig. „Bei den niedrigen Losgrößen sollte sich eine andere Rüstmöglichkeit bieten“, beschreibt Erich Mohrenweiser, Teamleiter Mechanische Fertigung, die Entscheidungsfindung.

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Auch Sondervorrichtungen lassen sich je nach Bedarf montieren. Per Metallstift werden hier Drehteile vor der Bearbeitung zentriert. Bilder: fertigung

Fündig wurden die Spezialisten von Franke beim Spannmittelhersteller Röhm. Die Zusammenarbeit zwischen beiden Unternehmen besteht bereits seit vielen Jahren. „Ideal passend stellte Röhm auf einer Messe ihr neues Hybridspannfutter vor, das unsere Bearbeitungsanforderungen perfekt erfüllt“, erläutert Müller. Das Hybridspannfutter MZMF erlaubt dem Lagerhersteller nun auch das Bearbeiten von Bauteilgrößen bis zu 2000 mm Durchmesser.

Da Müller zufolge das Unternehmen auch für zukünftige Kapazitätsansprüche ebenso gewappnet sein sollte wie zu den aktuellen Anfragen aus der Medizintechnik, dauerte die Entscheidungsfindung etwas länger: „Eine Maschinenlösung ist rasch gekauft, doch nur eine korrekte Wirtschaftlichkeitsbetrachtung führt langfristig zu den gewünschten positiven Ergebnissen. Die Spreu vom Weizen trennen ist auch hier gültig, um sich einen entsprechenden Wettbewerbsvorteil zu sichern.“

Das neue Hybridspannfutter MZMF von Röhm lässt nun ein einfaches Werkstückspannen zu. Sowohl die Schrupp- als auch die Schlichtbearbeitung erfolgt in der Komplettbearbeitung. Das ist Müller zufolge ein großes Plus an Genauigkeit und kürzerer Durchlaufzeit.

„Bei dem neuen Hybridspannfutter muss nichts mehr aufgebaut werden. Das spart deutlich Rüstzeit. Zudem lassen sich auf das Futter problemlos individuell angepasste Zentriervorrichtungen einsetzen“, kommentiert Mohrenweiser.

Durchlaufzeiten halbiert
Wo früher die Lagergehäuse auf mehreren Maschinen zuerst gedreht, dann gebohrt oder sogar extern teilbearbeitet wurden, erfolgt nun das Bearbeiten komplett auf der neuen Maschine mit Hilfe des Röhm-Hybridspannfutters. „Durch diese Kombination erreichen wir bereits jetzt Einsparungen der Durchlaufzeit von bis zu 50 Prozent bei Drehbearbeitungen“, beschreibt Mohrenweiser die Vorteile.

„Diese Verbesserung wirkt sich direkt auf die Liefertermine und Liefertreue aus“, betont Müller und ist sich sicher, „mit dem neuen Konzept sind wir für zukünftige Anforderungen bestens gewappnet.“

Profiwissen pur

Funktionsweise der Hybrid-Spanntechnik
Werkstücke werden vom Zentrierfutter in Sekundenschnelle sicher zentriert und vorgespannt. Dabei ist es unerheblich, ob das zu bearbeitende Teil von innen oder von außen gehalten werden soll. Anschließend wird das Werkstück mittels des Elektropermanentmagneten fest angezogen. Dies erfolgt bei einer maximalen Haftkraft von bis zu 170 N/cm2. Die Aktivierung des Magneten geschieht über die Maschinensteuerung oder manuell. Die Radialpolmagnete halten das zu bearbeitende Teil gleichmäßig und zuverlässig. Nachdem die Zentrierbacken wieder entfernt wurden, kann das Werkstück von drei Seiten frei bearbeitet werden. Dabei kann das Hybridfutter individuell auf den Arbeitsprozess angepasst werden.

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Programmierer Holger Gruber (links) und Erich Mohrenweiser sind vom neuen Bearbeitungskonzept auf dem Magnet-Hybridspannfutter überzeugt: „Das Rüsten erfolgt nun im Handumdrehen.“

Die Lieferung von Maschine und Spannsystem erfolgte problemlos. Das Spannfutter wurde direkt an den Maschinenhersteller ausgeliefert, der es in die Maschine integrierte. Erst danach wurde das gesamte System bei Franke installiert und in Betrieb genommen. „Der Grund ist, wir haben nur einen bis etwa 2 t belastbaren Kran. Für unsere Lager ist das völlig ausreichend. Das Futter selbst jedoch wiegt fast das Doppelte“, sagt Mohrenweiser.

Für Müller war es im Zuge der Investition auch wichtig, alle Beteiligten bis hin zum Maschinenbediener in den Prozess mit einzubinden, da nicht nur eine Maschine mit Spannsystem neu war, sondern sich auch das Bearbeitungskonzept grundlegend änderte. „Dadurch konnte eine hohe Akzeptanz für das neue Konzept herbeigeführt werden“, erläutert Müller.

Nachdem die neue Lösung bereits im Mai 2013 geliefert wurde, hat sich das Unternehmen nach eigenen Angaben die nötige Zeit genommen, die neue Bearbeitungsphilosophie in Ruhe umzusetzen, damit sich alle Mitwirkenden mit Maschine und Spannsystem vertraut machen konnten. „Der Start im Realbetrieb erfolgte im letzten Quartal 2013, mit im Vorfeld gesammelten Erfahrungen und dem beschriebenen durchschlagenden Erfolg bei den Durchlaufzeiten“, betont Müller.

Auf einen Blick

Hybridspannfutter MZMF

  • durch Baukastensystem an individuelle Anwenderwünsche anpassbar
  • schnelle, präzise Spannung
  • reduzierte Rüstzeiten von bis zu 80 Prozent
  • 3-Seitenbearbeitung für Dreh- und Schleifteile
  • 16 individuell einstellbare Haftstufen
  • gleichmäßige und verformungsfreie Aufspannung
  • kombinierte Magnet- und Zentrierfutterspannung möglich
  • hohe Prozesssicherheit
  • schnelle Amortisierung
  • lieferbare Größen von Durchmesser 200 bis 5000 mm