Produktivitätssprung bei Losgröße 1

Die Bilanz der Reorganisation ist beeindruckend: Während die Zahl der Maschinen halbiert werden konnte, hat sich der Output in der Messer- und Backenfertigung verdreifacht. Statt ein Werkstück nach dem anderen Schritt für Schritt zu bearbeiten, nehmen die Mitarbeiter jetzt einen Warenkorb von vier Bauteilen in den Blick. „Aus klassischen Fräsern wurden WOPler (WOP=werkstattorientiertes Programmieren), die programmieren, rüsten und die Maschinen bedienen“, erläutert Daniel Princip, Meister mechanische Fertigung. „Dabei arbeiten sie als Team in Rotation, so dass jeder Mitarbeiter sämtliche Arbeitsgänge beherrscht.“ Die Fräskenntnisse stecken heute weitgehend im programmierten Ablauf. Die Mitarbeiter managen die einzelnen Bearbeitungen und optimieren den standardisierten Gesamtprozess: Wie kann ich ein Teil noch besser spannen? Wie stabilisiere ich die Bearbeitung? Wie beschleunige ich den Prozess? Rund elf Stunden mannlose Hauptzeit stehen pro Tag zur Verfügung, um parallel zu rüsten, am CAM-System zu programmieren oder Prozessverbesserungen durchzuführen. „Wir haben ein sehr entwicklungsfreudiges Team, das schnell verstanden hat, wozu die neuen Standards gut sind“, betont Princip. Indem die Mitarbeiter von Beginn an unmittelbar in die Überlegungen einbezogen wurden, konnten sie sich sehr früh mit den veränderten Aufgaben identifizieren und eigene Ideen einbringen.

Dem Ziel einer Null-Fehler-Quote bei maximaler Produktivität ist man heute ein großes Stück näher gekommen. Hierzu trägt unter anderem ein Spannkonzept bei, das das Team im

Die Aufspanntürme sind mit jeweils acht Schunk Vero-S-NSE-plus-38-Nullpunktspannmodulen bestückt.
Bild: Schunk

Schulterschluss mit der BMW-eigenen Konstruktion entwickelt hat. Unproduktive Nebenzeiten, wie Umspannen, Ausrichten oder die Bestimmung des Nullpunkts wurden konsequent aus den Maschinen verbannt. Zudem wurde die Fertigung vieler Einzelteile standardisiert. „Rund 80 Prozent unserer Bauteile lassen sich mittlerweile industrialisiert fertigen“, fasst Princip das Ergebnis zusammen. Sobald die Konstruktion abgeschlossen ist, integriert man neue Werkzeugkomponenten in den Standardprozess. Bearbeitet werden Bauteile mit Kantenlängen zwischen 50 und 500 mm, von weich bis durchgehärtet in zwei bis maximal vier Aufspannungen.

Digitaler Rüstplan

An einer zentralen Rüststation spannen die Maschinenbediener die Werkstücke anhand eines werkstückspezifischen, digitalen Rüstplans manuell auf Schunk-Vero-S-8-fach-Aufspanntürme aus schwingungsdämpfendem Grauguss. Wahlweise kommen vom BMW Werkzeugbau entwickelte Lochrasterplatten, variabel bestückbare Schunk-Kontec-KSM2-Mehrfachspanner mit Backenschnellwechselsystem und Anschlageinheit oder Schunk-Rota-S-plus-3-Backen-Handspannfutter zum Einsatz, die jeweils über Spannbolzen mit den Schunk-Vero-S-NSE-plus-138-Nullpunktspannmodulen des Spannturms verbunden werden.

Auf einen Blick

Vorteile Nullpunktspannsystem Vero-S von Schunk

Das Schunk-Nullpunktspannsystem Vero-S gewährleistet Einzugskräfte bis 40 000 N und eine Wiederholgenauigkeit < 0,005 mm. Große Auflageflächen erhöhen zusätzlich die Steifigkeit der Spannung. Selbst hohe Vorschübe steckt das Spannsystem locker weg, ohne dass dynamische Schwingungen die Standzeit der Werkzeuge verkürzen oder Rattermarken an der Werkstückoberfläche entstehen. Die leistungsdichten Module eignen sich gleichermaßen zur effizienten und präzisen Spannung von Paletten, Schraubstöcken, Mehrbackenfuttern oder kompletten Spanntürmen. Auch eine Werkstückdirektspannung ist möglich.

Um alle vier Seiten des Schunk-Spannturms schnell und ergonomisch rüsten zu können, wird dieser an einer nach den Vorgaben der BMW Arbeitssicherheit entwickelten Rüststation zunächst um 90° in die Horizontale geschwenkt und

Das Schunk-Schnellwechselmodul versorgt den Spannturm an der Rüststation mit Druckluft und überträgt die Signale der Abfrage.
Bild: Schunk

anschließend in der geschwenkten Position Werkstück für Werkstück um die eigene Achse gedreht. Dabei steuert der Bediener den Spannvorgang über einen von Schunk entwickelten, selbsterklärenden Touchscreen. Indem die Werkstückauflage und die Verriegelung der Nullpunktspannmodule abgefragt werden, ist sowohl an der Rüststation als auch in der Maschine ein Maximum an Prozesssicherheit gewährleistet. Eine Schnellwechselkupplung aus dem umfassenden Roboterzubehörprogramm von Schunk sorgt sowohl an der Rüststation als auch in den Maschinen für eine prompte Versorgung des Spannturms mit Druckluft und Signalen. Radial angeordnete Spannschieber ziehen bei Schunk-Vero-S die Spannbolzen ein und verriegeln diese selbsthemmend kraft- und formschlüssig über ein Federpaket. Die Fixierung beziehungsweise Positionierung erfolgt über einen Kurzkegel mit einer garantierten Wechselwiederholgenauigkeit < 0,005 mm. Aufgrund einer konischen Passung können die Spannbolzen der Lochrasterplatten und Mehrfachspanner auch außermittig und damit besonders einfach in die Module gefügt werden. Mit seinem patentierten Eil- und Spannhub erzielt Schunk-Vero-S-NSE-plus eine Einzugskraft bis 9000 N. Mit aktivierter Turbofunktion, die bei jedem Modul bereits integriert ist, steigt diese auf bis zu 40 000 N. So ist auch bei anspruchsvollen Bearbeitungen eine maximale Präzision gewährleistet. Die Haltekraft liegt bei 75 000 N. Da lediglich zur Aktivierung und Deaktivierung der Module ein kurzer Druckluftimpuls erforderlich ist, können die Schunk-Spanntürme mit den präzise gespannten Teilen energiefrei per Kran gehandhabt, in einem Pufferspeicher oder im Palettenbahnhof der Maschinen gelagert und sukzessive in die jeweilige Maschine eingewechselt werden.

Bevor das Projekt umgesetzt wurde, hatte BMW insgesamt fünf Hersteller von Spannsystemen ins Haus geholt, um sie im Rahmen eines knapp vierwöchigen Benchmarkings detailliert

Per Kran hebt Maschinenbediener Johannes Kastl den fertig gerüsteten Spannturm in die Maschine.
Bild: Schunk

unter die Lupe zu nehmen. Dabei ging es nach Angaben von Princip zum einen um technologische Fragen. Zum anderen wurde geprüft, inwieweit die einzelnen Hersteller bereit sind, gemeinsam mit dem BMW Werkzeugbau individuelle Lösungen zu entwickeln, um beispielsweise eine prozesssichere und für den Mitarbeiter schnell erfassbare Abfrage des Spannzustands zu ermöglichen. Schließlich erhielt Schunk den Zuschlag.

Hohe Wiederholgenauigkeit

Gegenüber einer herkömmlichen Aufspannung mit Spannpratzen und Schrauben punktet das System des Kompetenzführers für Spanntechnik und Greifsysteme mit einem hohen

Per Touchscreen aktiviert Maschinenbediener Johannes Kastl die Spannmodule. Die Werkstückanlage und den Spannzustand kann er anhand der Farbe auf dem Monitor ablesen.
Bild: Schunk

Standardisierungsgrad und einer auf Anhieb exzellenten Präzision und Wiederholgenauigkeit. Die außerordentlich hohe Steifigkeit verhindert auch bei hohen Zustellungen zuverlässig, dass das Werkstück aufschwingt, wodurch sowohl die Standzeiten der Werkzeuge als auch die Werkstückqualität beeinträchtigt würden. Um die Lebensdauer und Prozesssicherheit zu erhöhen, sind bei Schunk-Vero-S sämtliche Funktionsteile wie Grundkörper, Spannbolzen und Spannschieber in gehärtetem Edelstahl ausgeführt und damit absolut korrosionsbeständig. Zudem sind die wartungsfreien Module komplett abgedichtet und so vor Spänen, Staub und Kühlschmiermittel geschützt. Das Spannkonzept kommt heute in identischer Weise im 3-Schichtbetrieb auf zwei neuen 5-Achs-Bearbeitungszentren Mikron HPM 1350U von GF Machining Solutions zum Einsatz, wobei jeweils die dritte Schicht dank eines dreifachen Paletten-Wechselsystems komplett mannlos gefahren wird. Zusätzlich können sämtliche Prozesse 1:1 an die beiden 5-Achs-Zentren Grob G550 und DMU 60 übergeben werden, die ebenfalls mit der Schunk-Nullpunktspannlösung ausgestattet sind.

Kontakt:

• BMW AG, www.bmw-muenchen.de
• Heinz-Dieter Schunk GmbH & Co. Spanntechnik KG, www.schunk.com