Die flexible, kostengünstige Alternative
Drehtisch von Lehmann besser als 5-Achs-Lösung
Die Jakob Müller AG, globale Herstellerin von Maschinen für Band- und Schmaltextilien, optimiert die Produktion ihrer leistungsbestimmenden Komponenten und Baugruppen. Nach dem Vergleich verschiedener Maschinen- und Automatisierungslösungen für die anspruchsvolle Kleinserienfertigung fiel die Entscheidung zugunsten einer Chiron FZ 12, deren Wechseltisch auf jeder Seite mit einem CNC-Drehtisch EA-510.L rotoFIX des Schweizer Herstellers pL Lehmann bestückt ist.
Bei der Jakob Müller AG dreht sich alles um Band- und Schmaltextilien, die es in einer ungeheuren Vielfalt gibt: ob verschiedenfarbig gewebte oder bedruckte Bänder, ob Spitzen für Unterwäsche, ob als Seile oder Posamente, bis hin zu Gurten aus verschiedensten Materialien für technische Anwendungen. Das Schweizer Unternehmen mit Stammsitz in Frick entwickelt seit über 125 Jahren innovative Technologien für diese Industrie und gilt heute als der weltweit führende Anbieter auf diesem Markt. Die Jakob Müller AG beschäftigt auf vier Kontinenten insgesamt mehr als 1000 Mitarbeitende und ist in rund 60 Ländern vertreten. Das Produkte-Portfolio bietet Maschinen an, welche alle Anforderungen der Schmaltextilien-Industrie erfüllen: vom Zetteln des Garns bis hin zum fertigen Gewebe, Gewirke oder textiler Etikette.
Die Entwicklung hat den Blick auf bestehende oder zukünftige Kundenbedürfnisse gerichtet und ist auf Leistung, Qualität und Sicherheit fokussiert. Doch die Produktion steht unter Kostendruck. Der globale Wettbewerb ist enorm, zumal sich der Markt stark nach Asien verschoben hat, wo Jakob Müller inzwischen 65 Prozent des Umsatzes generiert. So sind die Verantwortlichen gefordert, mit neuen Strukturen die Wettbewerbsfähigkeit sicherzustellen.
Davon sind auch der Schweizer Heimatstandort Frick und die ausgelagerte Produktion im benachbarten Möhlin betroffen. Wo lange Zeit eine hohe Fertigungstiefe aufrechterhalten wurde, werden in Zukunft neben den leistungsbestimmenden Komponenten und Baugruppen nur noch Kleinserien und eilige Komponenten produziert. Daniel Schaffner, Leiter des Fertigungszentrums Möhlin, erklärt: „Die Situation in unserer Fertigung hat sich verändert. Einfache Teile lassen sich in anderen Ländern wesentlich kostengünstiger herstellen. Zudem nimmt die individuelle, kundenspezifische Teilefertigung zu. Das heißt, wir müssen bei unseren Fertigungssystemen auf Kosten, Präzision und verstärkt auf Flexibilität achten.“
Wieviel Automatisierung ist notwendig?
Als 2013 die Investition in ein neues Bearbeitungszentrum zur Fertigung diverser strategischer Teile anstand, untersuchten die Verantwortlichen Lösungen mit drei verschiedenen Automatisierungsgraden: eine fünfachsige Einzeltischmaschine, eine Maschine mit Wechseltisch und mindestens vier Achsen sowie eine vollautomatisierte Anlage mit Kleinpalettensystem für den 24-Stunden-Betrieb. Auf Grund des sehr großen, speziellen Teilespektrums und der relativ kleinen Losgrößen von etwa 20 bis 300 Stück ergab die Kosten/Nutzen-Analyse eindeutige Vorteile für eine Vier-Achsen-Maschine mit Wechseltischfunktion. Dazu bietet der Markt wiederum zwei Lösungen. Entweder ist die vierte Achse in die Maschine vollintegriert, oder es wird ein Standardwechseltisch mit zusätzlichem CNC-Drehtisch genutzt.
Daniel Schaffner und sein Team entschieden sich für letztere Variante und investierten in ein Chiron-Bearbeitungszentrum FZ 12 mit Wechseltisch, auf den zwei Lehmann CNC-Drehtische vom Typ EA-510.L rotoFIX montiert sind. Der Fertigungsleiter argumentiert: „Mit Blick auf unsere derzeitigen und zukünftigen Aufgaben müssen wir uns von den bisherigen komplexen Bearbeitungszentren verabschieden und uns kleineren, teilautomatisierten Lösungen zuwenden. Mit der Chiron/Lehmann-Kombination sind wir einen solchen Schritt gegangen, der uns hohe Flexibilität bietet und ein schnelles Umrüsten ermöglicht. Durch die Vierachsigkeit können wir zudem viele Bauteile in einer Aufspannung hochpräzise komplett fertigbearbeiten. Wir sind überzeugt, dass solchen Lösungen die Zukunft gehört.“
Dynamik, Präzision und Flexibilität
Dass die Wahl auf das Chiron-BAZ FZ 12 fiel, hat einleuchtende Gründe. Zum einen ist Chiron, Tuttlingen, im Hause Müller gut bekannt, und die Maschinen werden aufgrund der schnellen Span-zu-Span-Zeiten, der hohen Präzision und Zuverlässigkeit geschätzt. Bereits in den vergangenen Jahren waren dort die Modelle FZ 16, FZ 18 sowie FZ 26 im Einsatz, und noch immer wird auf einer FZ 08 gefertigt. Zum anderen bietet das Modell FZ 12 einen deutlich größeren Bearbeitungsbereich als die FZ 08 bei ähnlich hoher Dynamik. Für Daniel Schaffner ein wichtiges Argument: „Damit konnten wir das Fertigungsspektrum der Maschine erweitern und eine mehrschichtige Auslastung auch bei schwächerer Nachfrage garantieren.“
Auch die Peter Lehmann AG, Bärau (Schweiz), ist ihm schon seit 25 Jahren vertraut. Damals war er bei Charmilles-Technologie, heute GF Machining Solutions, beschäftigt, wo Lehmann-Drehtische beim Drahterodieren eingesetzt wurden. Nachdem sich die positiven Erinnerungen durch Benchmark und Referenzbesuche bestätigten, fiel die Wahl pro Lehmann nicht schwer, zumal die Leistungsdaten des EA-510.L alle Vorgaben erfüllen (Spindellast max.: 200 kg und 400 kg mit Abstützung / Haltemoment Spindelklemmung: 800 Nm / Kippmoment: 2000 Nm / Axialkraft: 46 kN / Vorschubmoment max.: 250 Nm / Max. Spindeldrehzahl: 90 1/min) – „und die räumliche Nähe in Servicefällen kurzfristige Hilfe verspricht“, ergänzt Daniel Schaffner.
Für den Betriebs- und Wirtschaftstechniker spielen zudem die Kosten eine entscheidende Rolle: „Mit der Kombination Chiron FZ 12 mit Standardwechseltisch und Lehmann-Drehtischen EA-510.L rotoFIX haben wir eine deutlich kostengünstigere Alternative zur vollintegrierten Maschine erhalten. Das in die Brücke zum Gegenlager eingebaute Nullpunktspannsystem hilft uns zusätzlich, die Initialisierungskosten sehr niedrig und die Rüstzeiten kurz zu halten. Denn es nimmt unsere neuen, aber auch die vielen älteren Einzweckvorrichtungen der Vorgängermaschine auf und positioniert sie exakt.“
Seit Herbst 2014 ist das Bearbeitungszentrum in Möhlin in Betrieb und in die Prozesse integriert. Für die darauf bearbeiteten, vielfach wiederkehrenden Teile nutzt Schaffner die Programmierung via 3D-CAD und CAM. Um den Fertigungsprozess optimal zu gestalten, kommen zudem ein PDM-System und eine Betriebsmittelverwaltung zum Einsatz, über die Roh- und Fertigteile, Vorrichtungen sowie die Werkzeuge und weitere Peripherie verwaltet werden.
Anspruchsvolle Teile – kostengünstige Fertigung
Bei den Bauteilen handelt es sich hauptsächlich um fadenführende oder greifende Know-how-Elemente für die Band- und Etikettenwebmaschinen. Teile, mit denen sich Jakob Müller von seinen Mitbewerbern unterscheidet und die den Kunden einen klaren Mehrwert versprechen. Allerdings bringt deren Bearbeitung einige Schwierigkeiten mit sich. Diese liegen in der engen, achsenübergreifenden Toleranzabhängigkeit sowie in den geforderten gleichbleibend hohen Oberflächengüten.
Der erfahrene Fertigungsleiter, der bereits vor 30 Jahren bei Jakob Müller eine Mechanikerlehre absolvierte, erklärt: „Wir benötigen die hohe Oberflächenqualität, damit der Faden beim Erfassen nicht beschädigt wird und möglichst keine Flusen oder Fibrillen entstehen. Das hätte optische Fehler im Gewebe zur Folge, sprich mindere Qualität oder gar Ausschuss.“ Um dies sicherzustellen, müssen viele Teile unter dem Mikroskop kontrolliert sowie Trennflächen verputzt und poliert werden. Dank der Wechseltisch-Lösung können diese Arbeiten jetzt hauptzeitparallel stattfinden.
Eine weitere Schwierigkeit sind die schwer zu zerspanenden Werkstoffe, die hohe Verschleißfestigkeit aufweisen und sehr belastbar sein müssen. Denn die Teile werden im Einsatz hohen dynamischen Kräften ausgesetzt und abrasiv beansprucht. Die Schussnadeln führen beispielsweise den Faden bis zu 4000 Mal pro Minute rein und raus, was enorme Wechselbelastungen mit sich bringt. Aber auch die Greiferteile legen Wege von über 1,60 m bis zu 800 Mal in der Minute hin und zurück.
Alle Achsen mit direktem Wegmesssystem
Dennoch gilt es, eine hohe Präzision einzuhalten. Daher machte es Jakob Müller zur Pflicht, dass alle Achsen der Maschine – inklusive Drehtisch – mit einem direkten Wegmesssystem ausgerüstet sind. „Chiron und Lehmann sicherten uns das zu“, bestätigt Daniel Schaffner. „Es waren übrigens die einzigen von uns angefragten Anbieter, die dies garantieren konnten. Zudem bietet der Lehmann-Drehtisch eine Indexierung von 5 Winkelsekunden. Diese Auflösung ist besser als die anderer Drehtische und besser, als von uns ursprünglich gefordert.“ Das präzise Zusammenspiel der vier Achsen ermöglicht, dass die Teile in einer Aufspannung mehrachsig bearbeitet werden, ohne Umspannfehler ins Teil zu projizieren.
Zu guter Letzt kommt Daniel Schaffner nochmals auf die Kosten zu sprechen – auf die Stückkosten: „Unsere Erfahrung hat mittlerweile gezeigt, dass wir den richtigen Weg gegangen sind. Wir produzieren günstiger als auf einer Fünf-Achs-Simultan-Fräsmaschine. Das kommt unserer Preisgestaltung sehr zugute, denn da es sich um Verschleißteile handelt, ist die Preissensitivität bei den Kunden sehr groß. Und gegen die zahlreichen Kopisten auf dem Markt kann man sich nur mit Qualität und angemessenen Preisen wehren.“
