Im Zeitalter der Digitalisierung und Industrie 4.0 wird eine vollautomatisierte Komplettlösung der Produktion vom Rohteil bis zum Fertigteil angestrebt. Die Fröhlich CNC Produktion GmbH im baden-württembergischen Kürnbach bearbeitet seit nunmehr zwei Jahren im Dreischichtbetrieb fast vollautomatisch 1400 Radnaben pro Tag für die Nutzfahrzeugindustrie. Die Dreh-, Bohr- und Fräsbearbeitung erledigen 4-Achs-Drehmaschinen aus dem Hause Pittler T&S GmbH. Autor: Oliver Koch-Kinne, Leiter Kommunikation DVS Technology Group
Digitalisierung bedeutet bei Fröhlich vor allem eine intelligente Kommunikation aller Objekte in der Logistikkette, über die der korrekte und effiziente Produktionsablauf gesichert wird. So müssen Bauteile zur passenden Maschine gelangen, Rohteile teilespezifisch bearbeitet und korrekt transportiert sowie eingelagert werden. Die intelligente Kommunikation erfolgt über RFID-Chips, über die die relevanten Informationen zum Bauteil gespeichert, ausgelesen oder modifiziert werden können. Die RFID-Technologie hat den Vorteil, dass die Chips magnetisch beschrieben sowie ausgelesen werden und kaum anfällig für Verschmutzungen sind. Dot-Matrix-Beschriftungen direkt am Werkstück sind aufgrund der rauen Oberfläche der unbearbeiteten Gussteile zunächst nicht möglich.
Die Rohteile durchlaufen die Produktion auf eigens entwickelten und wasserfesten Aluminiumpaletten, die sie nur bei der Bearbeitung in der Maschine und beim Messvorgang verlassen. Jede Palette ist mit einem RFID-Chip versehen, über den die Bauteile auf der Palette identifiziert werden können.
Je zwei PV 400-Zentren bilden eine Fertigungsinsel
Die Steuerung und Logistik wird vom zentralen Leitrechner übernommen, der von den Fertigungsinseln die Materialanforderungen erhält. Dabei bilden je zwei Pittler PV 400-Bearbeitungszentren eine Fertigungsinsel. Der Leitrechner übermittelt die Anforderungen an die fahrerlosen Transportsysteme (FTS), unbemannte Stapler, die die notwendigen Transportjobs selbstständig ausführen und die die Fertigungsinseln von der Rückseite beliefern. Der Sicherheitsscanner der FTS gewährleistet, dass das Transportsystem bei Hindernissen oder Personen im nahen Umfeld einen sofortigen Nothalt einleitet. Entfernt sich die Person oder das Hindernis, nimmt der vollautomatisierte Hubwagen seine Arbeit wieder auf und das stets in Abstimmung mit dem Leitrechner.
Am Anfang der Logistikkette steht ein Durchlaufregal, das von einer Seite durch ein FTS mit den Rohteilpaletten automatisch beladen wird. In der Gabel des FTS ist ein Leseknopf integriert, über den es die im RFID-Chip gespeicherten Informationen zur Palette lesen und sie dadurch in die vorgegebenen Regalschächte einlagern kann. Die Regalschächte wurden so konzipiert, dass eine komplette Nachtschicht über einen Rohteile-Puffer versorgt werden kann und gleichermaßen ausreichend Fertigteile eingelagert werden können.
Über RFID-Chip wird die Auftragsplausibilität geprüft
Die Rohteilpaletten werden von den Fertigungszellen beim Leitrechner angefordert. Noch beim Auslagern wird über den RFID-Chip die Auftragsplausibilität geprüft. Pro FTS wird je nur ein Auftrag übernommen, wodurch eines für das Abholen der Fertigteile und ein anderes für das Zuführen der Rohteile zuständig ist. Die Rohteile der Radnaben werden bei Fröhlich mit 16 speziell entwickelten Pittler 4-Achs-Drehmaschinen effizient bearbeitet. Jeweils zwei Maschinen sind über einen Roboter als Pärchen mit einer Bearbeitungszelle verbunden und führen den ersten und zweiten Operationsschritt (OP 10, OP 20) durch. „Qualitativ führend bei der Bearbeitung komplexer Bauteile sind wir vor allem aufgrund unserer fein abgestimmten Kombination aus leistungsfähigen Werkzeugsystemen, modernen Spannsystemen und der effizienten 4-Achs-Bearbeitung auf Pittler-Maschinen“, berichtet Sven Fröhlich, Geschäftsführer der Fröhlich CNC Produktion GmbH.
Weit über 20 verschiedene Radnabentypen können durch kürzeste Rüstzeiten auf allen Anlagen produziert werden. Die daraus entstehenden Umrüstaktionen betreffen nicht die Automatisierung, denn lediglich in den Bearbeitungszellen müssen die Greifer der Roboter auf die verschiedenen Höhen der Radnabentypen angepasst werden. Wenn die spanende Bearbeitung in der Fertigungszelle abgeschlossen ist, fordert diese beim Leitrechner den Abtransport der Fertigteilpalette an. Sobald ein FTS die Fertigteilpalette abgeholt hat, wird eine neue Rohteilpalette angefordert.
Jedes bearbeitete Bauteil zu 100 Prozentvisuell überprüft
Während der nächste Auftrag in der Maschine bearbeitet wird, wird die Fertigteilpalette der Mess-, Wasch- und Laserbeschriftungsanlage zugeführt. Nach einer kurzen Vorreinigung kommen sie in die SPC-Kontrolle, in der jedes bearbeitete Bauteil zu 100 % visuell überprüft wird. Planlauf-, Durchmesser sowie die gemittelte Rautiefe werden gemessen und im Anschluss zusammen mit den Produktionsdaten vom RFID-Chip in Form eines Dot-Matrix-Codes direkt auf das Werkstück gelasert. Der Kunde kann somit jede Radnabe über Jahre hinweg zurückverfolgen und alle relevanten Fertigungsmerkmale auslesen.
Im letzten Schritt werden die Bauteile auf der Aluminiumpalette durch eine speziell entwickelte Drei-Kammer-Waschstraße geführt und nach Kundenvorgabe gereinigt. Das Abholen durch das FTS-System erfolgt auch hier wieder vollautomatisch und vom Leitrechner gesteuert. Nach erfolgtem Abkühlvorgang werden die einzelnen Bauteile einer finalen Sichtkontrolle unterzogen und im Anschluss auf Kundenpaletten verpackt. Fröhlich liefert die Teile Just-In-Sequence, also direkt ans Montageband des Lkw-Herstellers. „Solche Anforderungen können wir dank einem entsprechenden Produktionsvorlauf und ausreichend Vorrat an Rohteilen zuverlässig und gesichert darstellen“, ergänzt Fröhlich. „Zudem haben wir einen zuverlässigen Lieferanten für Gussteile, der die hohen Ansprüche an Material und Verarbeitung erfüllen kann“, führt Fröhlich weiter aus.
Großes Potenzial einer digitalisiertenFertigung
Bei Fröhlich zeigt sich das große Potenzial einer digitalisierten Fertigung von Fahrzeugkomponenten. Der hohe Automatisierungsgrad und die vernetzte Produktionswelt haben das Unternehmen nicht nur wettbewerbsfähiger gemacht, sondern es zu einem der führenden Fertigungsbetriebe von Lkw-Radnaben und -Scheiben am Produktionsstandort Deutschland werden lassen. Als Teil der Unternehmensstrategie wird bei Fröhlich weiter auf Expansion gesetzt und so ist man auf der Suche nach weiteren Partnern, die von kurzen Transportwegen, niedrigen Stückkosten und höchster Fertigungsqualität profitieren möchten. ■
DVS Technology Groupwww.dvs-technology.com
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