Optimierte Auftragsfertigung
Produktivität um 30 Prozent gesteigert
Die Auftragsfertigung der Kern Microtechnik GmbH ist auf komplexe und höchstpräzise Bauteile spezialisiert. Um ihre Bearbeitungszentren optimal auszulasten und beste Qualität und Produktivität zu erzielen, setzt das Unternehmen unter anderem auf innovative Automatisierung. Jüngstes Beispiel: eine Roboterzelle, mit vier Kern-Maschinen.
Höchste Präzision ist seit jeher eine herausragende Stärke des oberbayerischen Unternehmens Kern Microtechnik. Dabei ist es wenig verwunderlich, dass die Bearbeitungszentren des in Eschenlohe ansässigen Maschinenbauers die Basis für den gleichnamigen Auftragsfertiger in Murnau bilden.
Doch neben den innovativen Maschinen sind für Werkleiter Sebastian Wühr noch andere Faktoren entscheidend. Er betont: „Wir brauchen gut ausgebildete Mitarbeiter, die gemeinsam mit unseren Kunden die bestmögliche Fertigungsstrategie erarbeiten. So gelingt es uns, Abläufe bereits während des Prototypenstatus zu analysieren und reibungslos in die Serie zu überführen.“
Eine bekannte Herausforderung: Es gibt zu wenig qualifizierte Facharbeiter am Arbeitsmarkt. In einem Strategiemeeting entstand die Idee, mit Hilfe eines Roboters vier Bearbeitungszentren zu verknüpfen und so die Fertigung weiter zu automatisieren. Patrick Ginzel bekam als Leiter Technologiemanagement die Verantwortung für das Projekt übertragen. Er erklärt: „Für die Automatisierung brauchten wir externe Unterstützung und haben daher verschiedene externe Dienstleister verglichen. Die Entscheidung fiel letztlich zu Gunsten der GF Machining Solutions GmbH – ein Unternehmen, das über viel Automatisierungs-Know-how und modulare Lösungsansätze verfügt.
Prozessleitsystem steuert komplexe Fertigungsabläufe
Die Vorgabe: Die Roboterzelle soll rund um die Uhr anspruchsvolle Bauteile mit Genauigkeiten bis in den m- und Oberflächen bis in den Nanometer-Bereich produzieren. Die Nacht- und Samstagsschichten der gesamten Fertigungszelle laufen mannlos, und die Werkstückzuführung erfolgt über Palettensysteme.
Die komplexe Steuerung der produktiven Fertigungszelle übernimmt das Prozessleitsystem (PLS) „WorkShopManager“ von GF Machining Solutions. In punkto Roboter fiel die Entscheidung zu Gunsten eines Knickarmroboters von Fanuc mit einer Auskragungslänge von über drei Metern. „Da er insgesamt vier Bearbeitungszentren – zwei Kern Micro und zwei Kern Evo – zu versorgen hat, ist die Reichweite wichtig“, verdeutlicht Ginzel und ergänzt: „Darüber hinaus haben wir zwei Rotarymagazine im Einsatz, die im Zellenverbund 250 Palettenplätze zur Verfügung stellen. Hier werden die mit RFID-Chips gekennzeichneten Paletten samt gespannter Rohteile für die anstehende Fertigung aufbewahrt.“
Bearbeitungszentren mit Betriebszeiten von mehr als 94 Prozent
Alle vier Bearbeitungszentren sind stets für mehrere Bauteile vorbereitet. Heißt, es sind eine entsprechende Anzahl von CNC-Programmen sowie deren Fertigungsdaten im WSM hinterlegt, mehrere Werkzeugsätze eingerichtet und Rohlinge für sämtliche vorbereiteten Werkstücke im Rotarymagazin bevorratet. Dadurch bremst selbst ein Werkzeugbruch die Anlage nicht aus. Im Fall des Falles erkennt das PLS das Problem und wechselt an der betroffenen Maschine umgehend auf das zweite Bauteil.
Das ist insbesondere bei mannlosen Schichten wichtig. Zwar erkennen die Maschinen auch ohne den WorkShopManager den Werkzeugausfall. Sie stoppen jedoch lediglich den Zerspanungsvorgang, bis ein Mensch das Problem löst. Nicht zuletzt dank der jetzt umgesetzten, digital gesteuerten Strategie liegt die Betriebszeit der vier Werkzeugmaschinen in der neuen Roboterzelle in Summe bei über 90 Stunden pro Arbeitstag. Bei theoretisch möglichen 96 Stunden entspricht das einer durchschnittlichen Auslastung pro BAZ von über 94 Prozent.
Als weiteren Vorteil nennt Werkleiter Sebastian Wühr, dass er für den zuverlässigen Betrieb der Roboterzelle weniger Mitarbeiter benötigt: „Normalerweise brauchen wir für die Bedienung unserer hochpräzisen Werkzeugmaschine je einen Facharbeiter. Da es aktuell aber sehr schwierig ist, entsprechend qualifizierte Kollegen zu bekommen, entlastet die Zelle unsere Personalsituation.“ Dies bestätigt Patrick Ginzel und ergänzt: „Hilfreich ist hierbei der einfache Umgang mit der PLS dank Touchscreen und Klartext-Angaben. Aus diesem Grund reicht es aus, die Roboterzelle mit einem qualifizierten Facharbeiter und zusätzlichen ein bis zwei Hilfskräften zu bedienen.“
Wertvolle Facharbeiter-Kapazitäten einsparen
Der Facharbeiter übernimmt als Zellenleiter komplexe Aufgaben wie das Einrichten neuer Produkte und Analysen der Werkzeugstandzeiten. Zudem beseitigt er etwaige Störungen, optimiert die Prozesse und organisiert die Einsteuerung der Aufträge. Seine unterstützenden Kollegen sorgen unter anderem für Rohteile-Nachschub, wechseln Werkzeuge aus, deren Standzeit laut PLS demnächst abläuft, messen die fertigen Bauteile auf Basis eines Prüfplans und bringen diese anschließend zur Reinigungsstation.
Was die beiden Kern-Ingenieure Patrick Ginzel und Sebastian Wühr von Anfang an erwartet hatten, steht inzwischen fest. Die Investition in die Roboterzelle lohnt sich. Es ist gelungen, die Nebenzeiten deutlich zu reduzieren und eine zweistellige Produktivitätssteigerung gegenüber vier Standalone-Bearbeitungszentren zu erzielen. Ginzel präzisiert: „Wir sind zwar noch nicht ganz am Ziel, liegen aber schon sehr nah an unseren angestrebten 30 Prozent.“
Gleichzeitig denkt der Technologiemanager bereits einen Schritt weiter und sieht zusätzliches Potenzial, das er erschließen will. Denn die Bearbeitung mit den richtigen Werkzeug- und Schnitt-Parametern ist enorm wichtig und „gehört zu unseren Kern-Kompetenzen“, führt Patrick Ginzel aus: „In die Roboterzelle ist viel Know-how von uns eingeflossen. Nun bekommen wir dafür viele Informationen zu den Werkzeugen zurück – insbesondere was Standzeiten und Stabilität betrifft.“ Eingepflegt in das Prozessleitsystem lässt sich das Werkzeugmanagement auf diese Weise für jeden einzelnen Auftrag anpassen und noch besser organisieren. Ginzel ist sich sicher: „Das wird letztlich die Produktivität unserer Anlagen nochmal steigern.“
