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Neues Montagecenter von GMN für die Spindelfertigung

Neues Montagecenter von GMN
Spindelfertigung – flexibel und effizient bis Losgröße 1

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Bislang waren lange Lieferzeiten die Kehrseite des weltweiten Erfolgs der GMN-Maschinenspindeln. Denn die kundenspezifische Kleinserienfertigung mit ihrer hohen Variantenvielfalt erfordert einen zeitaufwendigen Zusammenbau im Sauberraum. Um diesen zu beschleunigen, beschloss das Unternehmen Ende 2018 den Bau eines neuen, rund 1300 m2 großen Montagecenters. Dabei wurden gemeinsam mit den Mitarbeitern sämtliche Abläufe und Arbeitsplätze optimiert. Seit dem Sommer 2020 werden die Antriebseinheiten in den neuen Montageräumen nun papierlos, flexibel und effizient montiert. F. Stephan Auch, freier Fachjournalist, Nürnberg

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„Jedes Produkt mit einer Welle, einem Gehäuse und einem Spindellager von GMN kann im neuen Montagecenter montiert werden“, beschreibt Dr.-Ing. Edgar Verlemann, Geschäftsführer Technik, den Anspruch an die neuen Räumlichkeiten. Neben Neuspindeln für Werkzeugmaschinen – vor allem für Schleif- und Fräsanwendungen – werden dort Generatoren und Kompressoren sowie Antriebsmotoren für den Maschinen- und Anlagenbau zusammengebaut. Außerdem können dort jederzeit Komponenten für den GMN-Servicebereich repariert werden.

GMN fertigt nur einen Teil seiner Schleifspindeln entsprechend seinem Katalogprogramm. Rund 60 % der Spindeleinheiten werden aufgrund ihrer zahlreichen Ausstattungsoptionen nach den spezifischen Anforderungen der Kunden produziert. Die durchschnittliche Losgröße liegt bei fünf Stück pro Auftrag, jährlich werden rund 6000 Einheiten produziert. Da die Bestellungen in den vergangenen Jahren bis zur Corona-Krise 2020 stetig zunahmen, geriet die Montage mit ihren gewachsenen Strukturen immer häufiger an die Leistungsgrenze. Zu viele Aufträge mussten parallel bearbeitet werden, die Folge waren unerwünschte Wartezeiten.

GMN will wachstumsstarke Produkte schneller liefern

Die Corona-Krise nutzt GMN, um sich neu aufzustellen, erklärt Dr.-Ing. Verlemann: „Das bedeutet, dass wir die Auftragsfertigung bei den besonders wachstumsstarken kundenspezifischen Produkten vereinfachen, flexibilisieren und beschleunigen. So können wir die Montage unterschiedlicher Modelle und Ausführungen leichter planen und verlässlich beherrschen.“

Da das Areal im Nürnberger Norden, auf dem GMN seit 113 Jahren seinen Unternehmenssitz hat, eng bebaut ist, entschied sich die Geschäftsführung, ein Bestandsgebäude umzubauen. Deshalb mussten zuerst die dort untergebrachten Abteilungen wie beispielsweise die GMN-Dichtring-Fertigung verlagert werden. Das geschah bis Mitte 2019. Anschließend wurde das alte Gebäude zunächst aufwendig mit einer nachhaltigen Klimatisierung ausgestattet.

Anfang 2019 begannen nach einer Vorkonzeptphase die Planungen der durchlauforientierten Montage und der dazu benötigten Räumlichkeiten. Diese Aufgabe lag in den Händen eines gemischten Prozessplanungsteams mit erfahrenen Mitgliedern aus der Produktions- und Montageleitung sowie interessierten jungen Mitarbeitern. Marcus Schmidt, Produktionsleiter des Spindeltechnikbereiches, stand dabei dem Projektteam vor. Zur Vorbereitung nahm ein Teil von ihnen an einem Seminar des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung IPA in Stuttgart teil. Weiterhin wurde das Team durch den Leiter aus dem GMN-Bereich Hochpräzionskugellager beraten, in dem die durchlaufzeitorientierte Montage schon seit Jahren sehr erfolgreich umgesetzt wird.

Bis Mitte 2019 stand das Konzept. Zuerst unterteilte das Planungsteam die Produkte in verschiedene Montagetypen, für die jeweils standardisierte Abläufe definiert wurden. Realisiert wurde eine Linienfertigung bei Kleinserien-Aufträgen mit integrierten Inseln für mechatronische und elektrische Arbeiten. Daneben gibt es Sonderarbeitsplätze für Bestellungen mit Losgröße eins.

Der konkrete Umfang der Arbeiten an den einzelnen Stationen und ihre Abfolge hängen davon ab, zu welchem Montagetyp die zu montierende Antriebseinheit gehört. Daher betragen die Durchlaufzeiten für Spindeln je nach Modelltyp ab der Kommissionierung des Montageauftrags im Lager zwischen drei und – für die Fertigung komplexer Einzelstücke – maximal zehn Tagen.

Statt fester Arbeitsplätze flexibler Einsatz

Neu ist der Verzicht auf feste Arbeitsplätze. Waren die Mitarbeiter vorher auf einzelne Spindeltypen spezialisiert, so besitzt mittlerweile jeder die, für die Montage des gesamtem Produktspektrums, nötigen Kenntnisse. Zu dem Konzept gehört außerdem, dass jeder einen eigenen Trolley mit seinem Werkzeug hat. Damit kann er nun an unterschiedlichen Stationen eingesetzt werden, jeweils dort, wo die aktuelle Montagekapazität benötigt wird.

Dadurch werden leere Wege und unnötige Standzeiten genauso vermieden wie stressige Kurzeinsätze. Gleichzeitig können die Techniker konzentrierter und kontinuierlicher arbeiten. „Damit gewinnen wir ein großes Stück Flexibilität und arbeiten mit einer geplanten Durchlaufzeit in der Montage“, ergänzt Dr.-Ing. Verlemann.

Montagezeichnungen auf Papier sind im Montagecenter nicht zu finden. Stattdessen ist jeder Arbeitsplatz mit Touchscreens ausgestattet, auf denen stets die aktuellen Zeichnungen aufgerufen werden können. „Die Digitalisierung mit der papierlosen Montage vereinfacht die Arbeit und kommt in unserer Abteilung gut an“, berichtet Wolfgang Gantke, Leiter Montage.

Für einen optimalen Material- und Prozessfluss hat GMN das Montagecenter in mehrere Bereiche unterteilt: Die Reinigung zu Beginn, in der das benötigte Material gesäubert wird, danach die Kommissionierung und Vorbereitung für die einzelnen Lose, anschließend geht es in die eigentliche Montage, den Einlauf- und Prüfbereich sowie zum Schluss die Qualitätssicherung.

„Im Montagebereich streben wir beim Einbau der hochpräzisen GMN-Spindellager die höchste Sauberkeit an. Hierfür haben wir ein zeitgemäßes und nachhaltiges Konzept entwickelt. Es stellt sicher, dass sich die Mitarbeiter in der passenden Arbeitsumgebung so verhalten, dass bei der Bauteilmontage höchsten Ansprüchen an die Partikelminimierung Genüge geleistet wird. Und dies, ohne die Kosten für einen aufwendigen Reinraum“, erläutert Geschäftsführer Dr.-Ing. Verlemann die Entscheidung. Genauso, wie die Materialien gereinigt in den Sauberraum gelangen, betreten die Mitarbeiter das Montagecenter mit frischer Arbeitskleidung, die sie von GMN gestellt bekommen.

Hinter der Schleuse werden die Materialien für jeden Auftrag zusammengestellt. Mechanische Komponenten kommen in blaue Kisten, elektrische Bauteile in gelbe. Die Kabel werden fertig konfektioniert. Anschließend werden alle für den Zusammenbau einer Bestellung benötigten Materialien auf einen kleinen Transportwagen geladen, mit dem die Bestellung ihren Weg durch das Montagecenter antritt.

Engste Toleranzen unterhalb von 1 µm

Dann geht es zur mechatronischen Montage der Komponenten. Höchste Präzision ist eines der Markenzeichen von GMN-Antriebseinheiten. Geschäftsführer Dr.-Ing. Edgar Verlemann formuliert es so: „Genau arbeitende Spindeln bieten viele Hersteller. Wenn aber beispielsweise bei einer Werkstückspindel engste Toleranzen von 1 µm für den Rundlauf gefordert sind, wird die Luft dünn. Da haben wir nur wenige Marktbegleiter.“ Wesentlich für die Produktgüte sind auch die in Nürnberg von GMN produzierten Kugellager, die im Montagecenter ausschließlich verbaut werden.

Nachdem alle Montagearbeiten erledigt sind, wird die Antriebseinheit unter Praxisbedingungen getestet. Hierzu simulieren die Techniker zum Beispiel einen Maschineneinsatz mit 120 Schaltzyklen für ein automatisches Werkzeugwechselsystem. Im Prüfraum und in der Qualitätssicherung wird mit einer 3D-Messmaschine die Geometrie auf kleinste Abweichungen hin untersucht. Außerdem werden Temperatur, Drücke, Durchflüsse, Motoren und Sensorik kontrolliert.

Für zukünftige Anforderungen ist das Montagecenter ebenfalls ausgelegt, versichert Dr.-Ing. Verlemann: „Natürlich können wir hier auch elektronische Bauteile, Sensoren und IO-Link-Schnittstellen der neuen IOT-fähigen Hochleistungsspindeln mit unserer digitalen Schnittstelle IDEA-4S überprüfen.“

Fertig wurden die Umbauarbeiten im März vorigen Jahres. Seit der zweiten Jahreshälfte 2020 ist das Montagecenter in Betrieb, zum Start mit 35 Mitarbeitern. Wenn notwendig, kann es auf bis zu 50 Arbeitsplätze erweitert werden. Außerdem ist es so ausgelegt, dass bei Bedarf ein Betrieb in zwei Schichten möglich ist. In Corona-Zeiten gibt es zwei getrennte Montageteams, die sich nicht begegnen und auch getrennte Sozialräume haben.

Aus Sicht der Geschäftsleitung sind die neuen Prozesse ein voller Erfolg: die Flexibilität konnte vergrößert, leere Wege und Standzeiten verringert, die Durchlaufzeiten verkürzt werden. Die Beschäftigten freuen sich ebenfalls über das neue Arbeitsumfeld, bestätigt Dieter Kolb, Leiter der Elektromontage: „Die Mitarbeiter sind begeistert vom neuen System. Die Resonanz ist rundum positiv. Jeder weiß jetzt auf Anhieb, wie er arbeiten muss, denn die Abläufe sind systematischer und effizienter geworden.“

GMN Paul Müller Industrie GmbH & Co. KG
www.gmn.de

Äußere Bayreuther Str. 230

90411 Nürnberg

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