Flexible Fertigung durch intelligentes Toolmanagement von Zoller

Ein sehr umfassendes Spektrum unterschiedlicher Bauteile aus Stahl, Leicht- und Buntmetallen fertigt der Zulieferbetrieb Lidu Maschinenbau Lienenbrügger in Dülmen. Frank Schaefer, Mitglied der Geschäftsleitung erklärt: „Von wenigen Millimetern bis zu 1.200 Millimeter Durchmesser und circa 3.200 Millimeter Kantenlänge bearbeiten wir in raschem Wechsel Drehteile und kubische Werkstücke für eine Vielzahl an Branchen. Das betrifft Einzelstücke und kleine Serien, mitunter bis zu 500 Bauteile pro Auftragslos.” In früheren Jahren fertigte das Unternehmen vor allem Komponenten für Gleisbaumaschinen.

Aktuell übernimmt Lidu zahlreiche Aufträge aus der Branche der Energieerzeuger. Speziell fertigen die Zulieferer in Dülmen große Werkstücke für Windenergieanlagen, zum Beispiel Teile für Windkraftgetriebe sowie Wellen für Generatoren und Getriebe. Aber auch für den Bergbau sowie die Gas- und die Ölexploration bearbeiten die Fertigungsspezialisten entsprechende Werkstücke. Durch seine hohe Flexibilität und seine Spezialisierung auf komplexe Bauteile kann sich der Auftragsfertiger in Dülmen immer wieder im Wettbewerb behaupten.

Großes Bauteilespektrum

Um dieses große Spektrum unterschiedlicher Bauteile ausreichend flexibel fertigen zu können, verfügt das Unternehmen über sieben drei- und fünfachsige Bearbeitungszentren mit großen Arbeitsräumen sowie über einige Dreh- und Dreh-Fräszentren mit Arbeitsbereichen bis zu 1.200 Millimeter in X- und 3.200 Millimeter in Z-Richtung. Zur Ausstattung erläutert Benedict Dammann: „Unsere Bearbeitungszentren sind allesamt mit Palettenwechslern ausgestattet. Das sorgt für minimale Nebenzeiten, da wir hauptzeitparallel rüsten. So können wir in chaotischer Folge unterschiedliche Bauteile flexibel und wirtschaftlich fertigen. Zudem haben wir jüngst in eine Maschine investiert, die mit einem Palettenbahnhof mit zwölf Paletten und insgesamt 13 Stationen ausgerüstet ist. Auf ihr können wir nun auch bedienerlos, zum Beispiel über Nacht, in chaotischer Folge unterschiedliche Werkstücke bearbeiten.“

Diese Vielfalt an Werkstücken und Maschinen erfordert selbstverständlich eine nahezu unüberschaubare Menge unterschiedlicher Bohr-, Aufbohr-, Dreh-, Fräs- und Reibwerkzeuge. Wie Dammann anmerkt, sind pro Werkstück bis zu 50 Werkzeuge vorzubereiten, zu messen, einzustellen und zu rüsten. Beispielsweise im Werkzeugmagazin des mit Palettenbahnhof automatisierten BAZ befinden sich bis zu 120 unterschiedliche Werkzeuge. Um diese Vielzahl an Werkzeugen zuverlässig und genau einzustellen und zu messen, hatte Lidu bereits vor über zehn Jahren in ein Einstell- und Messgerät der Reihe ‚Venturion‘ von Zoller investiert, auf dem überwiegend rotationssymmetrische Werkzeuge wie Bohrer und Fräser für die Bearbeitungszentren gemessen und eingestellt werden.

Das Einstell- und Messgerät bewährte sich innerhalb kurzer Zeit. „Da auf den Zoller-Geräten auch Drehwerkzeuge jeglicher Ausführung ebenso einfach und komfortabel gemessen und eingestellt werden können, haben wir uns bereits 2015 für ein zweites Zoller-Einstell- und Messgerät Venturion 600 entschieden. So können auch exotische Werkzeuge wie lang auskragende Winkelköpfe für angetriebene Werkzeuge problemlos eingestellt und gemessen werden.

Die Vorteile hebt Dammann hervor: „Das Zoller-Bedienkonzept mit Touchscreen und Piktogrammen erfüllt exakt unsere Anforderungen. Das System führt schnell und intuitiv durch den Ablauf beim Messen und Einstellen der Werkzeuge.“

Vereinfachung der Abläufe

Zudem vereinfachen und verkürzen die Einstell- und Messgeräte die gesamten Abläufe beim Vorbereiten und Bereitstellen von Werkzeugen. „Einmal erfasste Werkzeuge werden per Tastendruck mikrometergenau vermessen und eingestellt. Zoller Venturion ordnet anhand der Bezeichnung und der Werkzeugnummer die jeweils zu messenden Geometrien zu, vermisst automatisch und erstellt einen Datensatz“, erklärt Thomas Lorrek, der bei Lidu für die IT zuständig ist. Für einen Fertigungsauftrag werden in der Werkzeugvorbereitung komplette Werkzeugsätze und das Einrichteblatt erstellt. Auf zugeordneten Werkzeugwägen stehen die vermessenen Werkzeuge zum Einsatz an der Maschine bereit.

Die Daten für jedes Werkzeug gelangen per Datenübertragung zu den CNC-Steuerungen an den Maschinen. Somit entfällt das umständliche Kennzeichnen der Werkzeuge mit Etiketten, vor allem auch das manuelle Eingeben der Werkzeugdaten anhand von Begleitpapieren. Dazu sagt Dammann: „Die digitale Datenübertragung gewährleistet den exakten Datentransfer an die Maschine. Wir vermeiden so Verzögerungen aufgrund fehlender Daten und Fehlbearbeitungen durch eventuelle Tippfehler.“

Darüber hinaus beschleunigt die direkte Datenübertragung die internen Abläufe. So werden beispielsweise die Datensätze für 50 Werkzeuge – dies entspricht dem Durchschnittswert beim Bearbeiten komplexer Werkstücke – innerhalb weniger Minuten vom Einstell- und Messgerät an die CNC-Steuerung gesandt. Wie Dammann ergänzt, ist diese digitale Verbindung zwischen Einstell- und Messgeräten sowie CNC-Steuerungen auch der erste wesentliche Schritt hin zu einer papierlosen Produktion.

Die Spezialisten bei Lidu hatten bereits vor einigen Jahren die Vorteile einer weitreichenden Digitalisierung erkannt. „Da es seinerzeit nach unserer Einschätzung keine geeignete Standardsoftware speziell für flexible Lohnfertiger gab, haben wir ein für unsere Forderungen und Bedingungen optimiertes ERP-System selbst entwickelt und verwirklicht“, führt Thomas Lorrek aus. Um die Digitalisierung in der Fertigung voranzutreiben, hat das Unternehmen inzwischen auch eine Werkzeugdatenverwaltung installiert.

„Bei der Auswahl eines passenden Softwaresystems haben uns die Merkmale und Vorteile der Software Zoller TMS Tool Management Solutions rundum überzeugt“, sagen dazu Lorrek und Dammann. Wie sie weiter berichten, sollte die Software möglichst durchgängig sein, zu den bereits vorhandenen Einstell- und Messgeräten passen, einfach und komfortabel zu bedienen sowie ausbaufähig sein. „Bei Zoller haben wir mit der Werkzeugdatenverwaltung TMS Tool Management Solutions exakt das auf unsere Forderungen zugeschnittene System gefunden.

Besonders günstig ist, dass alle betroffenen Bereiche in der Produktion mit der gleichen Bedienoberfläche arbeiten: die AV mit der CAM-Programmierung, die Werkzeugvorbereitung, das Werkzeuglager sowie die Einrichter und Bediener an den Bearbeitungszentren. Das war einer der entscheidenden Gründe, sich für Zoller TMS zu entscheiden“, berichtet Lorrek. Um weitere Vorteile der TMS-Tool-Management-Solutions-Software an allen Arbeitsplätzen flexibel nutzbar zu machen, hat Lidu frei bewegliche Tablets mit Datenverbindung über WLAN installiert.

Stets aktuelle Daten

Als einen weiteren Vorteil der Zoller TMS Tool Management Solutions führt Lorrek an, dass man die Werkzeugdaten auf dem Server in einer dedizierten Datenbank speichern kann. Das trägt dazu bei, dass alle Beteiligten beim Auftragsfertiger in Dülmen auf die gleichen und stets aktuellen Daten zugreifen können. „Sind die Werkzeugdaten einmal gespeichert und fortlaufend gepflegt, erhöht das deutlich die Prozesssicherheit. Alle Fachkräfte, die im Unternehmen Werkzeugdaten nutzen, greifen auf stets genaue Daten zu, dank der Datenbank sogar parallel.

Beispielsweise nutzen die CAM-Programmierer die Werkzeugdaten für die NC-Programmierung, die Arbeitsvorbereiter am Einstell- und Messgerät zum Montieren und Einstellen der Werkzeuge sowie die Lageristen zum Ein- und Auslagern von Komplettwerkzeugen und Komponenten ins zentrale Lager“, erläutert Lorrek. Um mit externer Software und Steuerungen Daten austauschen zu können, wurden zusammen mit Softwarespezialisten eigens Schnittstellen programmiert.

Ein weiteres wichtiges Entscheidungskriterium für die Zoller-TMS-Software ist der integrierte Webservice und die zur Verfügung stehende API. Hiermit können unabhänging von der Softwareoberfläche alle Informationen der Werkzeugdatenbank abgerufen oder verändert werden. Das eröffnet laut Lorrek enorm viele Möglichkeiten: „Wir haben darauf basierend eine zusätzliche eigene MES-App entwickelt, die auf den mobilen Tablets an allen Maschinen zur Verfügung steht.“

Zum Beispiel zeigt sie Werkzeuglisten und Werkzeuge eines Einrichteblattes, die für ein Bauteil beziehungsweise ein NC-Programm in das Werkzeugmagazin einzubringen sind. Dabei berücksichtigt sie auch die Werkzeugposition im Magazin in Verbindung mit der Werkzeugnummer im NC-Programm. „Mit der Nutzung des Webservice und unseren umfangreichen Erweiterungen kennen wir jederzeit die aktuelle Position jedes einzelnen Werkzeugs und jeder Komponente im gesamten Werkzeugkreislauf“, hebt Lorrek hervor. Über weitere Schnittstellen werden auch das automatische Lift-Werkzeuglager bedient oder Gesamtbestände, Mindestmengen und Aufträge zum (Nach-)Bestellen von Komponenten und Werkzeugen an das ERP-System übertragen.

Umfassende Transparenz

Wie Dammann berichtet, sorgt die Zoller-Werkzeugdatenverwaltung für eine umfassende Transparenz. Insbesondere werden redundant vorhandene Komponenten und Werkzeuge erkannt. Dadurch hat Lidu innerhalb kürzester Zeit seinen Werkzeugbestand optimiert. „Wir kennen nicht nur die jeweilige Position im internen Werkzeugkreislauf, sondern sind stets darüber informiert, welche Werkzeuge sich beispielsweise beim Nachschleifen befinden. Zudem können wir verschlissene, nachgeschliffene und unbenutzte, kürzlich beschaffte Werkzeuge unterscheiden. Das ermöglicht eine kurzfristige, flexible und exakte Planung des Werkzeugeinsatzes und der anstehenden Fertigungsaufträge“, führt Dammann aus.

Einen weiteren Vorteil stellt der Aufbau von Komplettwerkzeugen, stets aus gleichen Komponenten wie zum Beispiel Verlängerungen, dar. „Damit erhöhen wir auch die Prozesssicherheit. Speziell bei Wiederholaufträgen gewährleisten wir, dass die gefertigten Bauteile immer mit gleichen Werkzeugen und somit mit gleicher Präzision gefertigt werden“, hebt Dammann hervor. Die Daten neuer Werkzeuge können die CAM-Programmierer anhand standardisierter Datenformate und mit Hilfe von 3D-Grafiken in die Zoller-Software übernehmen.

Durch den weitgehend optimierten Bestand und Umlauf an Werkzeugen im Werkzeugkreislauf arbeitet der Auftragsfertiger Lidu inzwischen deutlich effizienter. Frank Schaefer, Benedict Dammann und Thomas Lorrek sind sich einig, dass der Auftragsfertiger Lidu in Dülmen durch den Einsatz der Einstell- und Messgeräte sowie speziell der Werkzeugdatenverwaltung Zoller TMS Tool Managment Solutions wesentlich profitabler, flexibler und prozesssicherer fertigt.

Quelle: E. Zoller GmbH & Co. KG