„Natürlich gehören auch Automobilhersteller zu unseren Kunden. Wir wollen den Kundenstamm jedoch bewusst divers halten, um so, die auf Branchen beschränkten Schwankungen auszugleichen“, erklärt Fertigungsleiter Rainer Maurer. „Für ein Start-up-Unternehmen fertigen wir beispielsweise innovative Zuführtechnik. Statt eines sich wiederholenden händischen Prozesses, der dann ein nicht vorhersehbares Ergebnis liefert, werden im Unternehmen komplexe Förderer simuliert. So bekommt der Kunde direkt eine passgenaue Lösung angeboten, die wir für ihn fertigen. Diese Herangehensweise hat sich auch bei internen Prozessen bewährt: Mit Big Kaiser haben wir unseren Bereich Feinbohren auf zwei Ebenen optimiert.“
Digitaler Zwilling der verschiedenen Komponenten
„Unser erstes Projekt war der sogenannte Digital Twin, der digitale Zwilling“, fährt Maurer fort. „Durch ihn bekommt der Anwender schon vor Prozessbeginn Gewissheit über den Erfolg. Gerade bei Einzelteilen ist das sinnvoll, da dort noch keine Erfahrungswerte vorliegen.“
Die Basis hierfür bildet bei SM Metalltechnik die CAM-Software HSM Works (Autodesk). Von allen beteiligten Komponenten wird ein digitaler Zwilling erstellt: zum einen von der 5-Achs-Simultanfräsmaschine C42 mit der Automation HS-Flex (Hermle) und zum anderen von den Spannmitteln (SMW Autoblok). Außerdem werden die Werkzeuge, besonders die Feinbohrköpfe mit einstellbaren Auskraglängen und Durchmessern, digital nachgebildet. Aber auch Details, wie das Lasermesssystem (Blum), sind wichtig. Schließlich ist eine Kollision mit dem Werkzeugmesssystem immer noch eine Kollision.
Programmablauf simulieren
Sind alle Komponenten abgebildet, kann man am Computer den Programmablauf simulieren. Insbesondere bei komplexen 5-Achs-Simultanbearbeitungen ist dies sinnvoll, da man hier oft nicht mehr alle Details der Relativbewegungen im Blick hat.
„Ein professioneller Prozess muss zuverlässig ablaufen, schon beim ersten Mal. Ein Kollege hat mich damals darauf gebracht, den Digital Twin bei uns einzuführen. Jetzt lassen wir nach der Programmerstellung die Teile durch die Automation laufen und sind zuversichtlich, was die Ergebnisse angeht. Das ist die ideale Ergänzung zu unserem modernen Maschinenpark“, so Maurer. „Und das Beste: Alles, was wir brauchen, hatten wir schon im Haus. Die Hermle-Maschine bietet es bereits an. Bisher ist es an Kleinigkeiten gescheitert, die jedoch eine wichtige Rolle spielen – uns fehlten beispielsweise die Werkzeugdaten. Sind diese in ihrer Komplexität ungenau, ist auch das Ergebnis nicht vorherzusagen. Schließlich hat jede Verlängerungskombination einen anderen digitalen Zwilling. Big Kaiser hat uns die benötigten Daten in allen relevanten Längen und Durchmesserkombinationen bereitgestellt.“
Elf Wendeschneidplatten decken alles ab
Nicht nur die Digitalisierung trug bei SM Metalltechnik zu einem größeren Erfolg beim Feinbohrprozess bei. Alexander Hartl, Anwendungstechniker bei Big Kaiser, hat auch physisch einen entscheidenden Schritt zur Verbesserung beigetragen: mit der richtigen Wendeschneidplatte.
„Dadurch, dass wir früher viele verschiedene Schneidstoffe genutzt haben, war unklar, welche sich bei einem speziellen Projekt am besten eignet“, erinnert sich Rainer Maurer. „Als Folge sind Wendeplatten gebrochen und die Ergebnisse waren nicht zufriedenstellend. Mit Effizienz hatte dies nichts zu tun. Die Mitarbeiter haben Feinbohrarbeiten deshalb nur ungern übernommen. Nun ist alles anders. Wir haben insgesamt elf Platten im Haus, mehr nicht. Jede dieser Wendeplatten hat ihren klar definierten Zweck.“
Auch Alexander Hartl, ist von der neuen Vorgehensweise überzeugt: „Ich habe die Anforderungen von SM Metalltechnik mit Rainer Maurer durchgesprochen und analysiert. Schlussendlich konnte ich elf Wendeschneidplatten identifizieren, mit denen wir alle Material- und Durchmesserkombinationen abdecken können.“ Rainer Maurer fügt hinzu: „Die Einstellung der Mitarbeiter zum Feinbohren hat sich dadurch deutlich gebessert. Sie haben inzwischen Vertrauen in den Prozess. Nun messen sie vor der Endkontrolle nicht einmal mehr nach.“
Fehlerhafte Werte und deren Folgen
„Die Praxis hat gezeigt, dass sich die meisten Betriebe auf Schnittdaten verlassen, die irgendwann mal jemand getestet hat“, berichtet Rainer Maurer. „Meist fragt der Lehrling seinen Meister, was er eingeben soll, und der hat etwas im Kopf, das schon mal funktioniert hat. Diese Werte geistern dann über Jahre durch das Unternehmen. Bei diesem Vorgehen wird nicht nur viel Potenzial verschenkt, es hat auch negative Auswirkungen auf die Bearbeitungsgeschwindigkeit, die Qualität der Ergebnisse und die Standzeit. Damit ist bei uns jetzt Schluss.“
Das wurde durch die Arbeit in der Forschungs- und Entwicklungsabteilung von Big Kaiser möglich gemacht. Dort hat man in Feinarbeit die optimalen Schnittwerte ermittelt. Eine zentrale Rolle spielt dabei die Standzeit der Wendeplatten. Denn wer hier mit fehlerhaften Werten arbeitet, verschenkt Potenzial oder riskiert, mit verschlissenen Schneideplatten fehlerhafte Passungen zu produzieren, die nachjustiert werden müssen oder im ungünstigsten Fall zu Ausschuss führen.
Durch die vielen Einflussgrößen sind diese Praxis-Tests sehr umfangreich. Jeder Durchmesser, jedes Material und jede Auskraglänge haben Einfluss auf das Ergebnis. Dasselbe gilt für die verschiedenen Spindeltypen. Die Ergebnisse dieser Tests stellt Big Kaiser dem Anwender komfortabel per App zur Verfügung, sodass der sich voll und ganz auf sein Kerngeschäft konzentrieren kann.
Optimale Schnittwerte per App
Rainer Maurer berichtet: „Bei uns läuft der Feinbohrprozess im Zusammenspiel mit der CAM-Programmierung inzwischen folgendermaßen ab: In der App geben wir die gewünschten Parameter ein, zum Beispiel Bohrungsdurchmesser, Material und Auskraglänge. Die App gibt an, welches unserer Big-Kaiser-Werkzeuge mit welcher Wendeschneidplatte ausgestattet werden soll, welche Verlängerungen eventuell benötigt werden und welche Schnittdaten einzustellen sind. Dann wählen wir den entsprechenden digitalen Werkzeugzwilling am CAM-Arbeitsplatz aus und programmieren zuletzt die Schnittwerte. Dabei wird immer der optimale Schnittwert ausgewählt. Der Bediener muss nicht mehr mit verschiedenen Werten experimentieren, sondern kann sich auf die Ergebnisse aus der App verlassen, was den Prozess enorm vereinfacht.“
Maurer fährt fort: „Wie stark sich die Standzeit genau verbessert hat, wissen wir nicht. Unsere Prozesse waren vorher einfach nicht konstant genug, um darüber Aussagen zu machen. Mittlerweile ist die Standzeit konstant und wir vermuten dreimal so hoch. Viel wichtiger ist jedoch: Wir tauschen Wendeschneidplatten nach einer vorher definierten Einsatzzeit aus, anstatt abzuwarten, bis es nicht mehr passt und erst zu wechseln, wenn etwas schiefgelaufen ist.“
Wendeschneidplatten von Big Kaiser
Big Kaiser investiert nach eigenen Angaben jährlich hunderte von Stunden in die Entwicklung von neuen Wendeplatten mit dem Fokus auf den Bereich Feinbohren. Das Unternehmen hat wichtige Details bereits patentiert: beispielsweise die optimierte Spanleitstufe, die den Spanabtrag und damit die Oberflächenqualität der fertigen Bohrung optimiert.
Bei anderen Herstellern wird für einen bestimmten Einsatzzweck eine spezielle Wendeplatte angefertigt, so das Schweizer Unternehmen. Diese funktioniert für genau diesen Zweck gut, die Performance verschlechtert sich aber deutlich, sobald sich die Rahmenbedingungen geringfügig ändern. Für SM Metalltechnik ist der Einsatz hochwertiger Wendeplatten für verschiedenen Bedingungen aber entscheidend, da dort Kleinserien oder Einzelteile gefertigt werden. Dadurch ergibt sich eine Vielzahl von Bohrungen und Materialien. Entsprechend bräuchte das Unternehmen mehr als hundert verschiedene Wendeschneidplatten, um bestmöglich zu fertigen.
Das Konzept von Big Kaiser will dieses Szenario vermeiden. Statt einer zu großen Spezialisierung, wurde ein Allrounder geschaffen. So ist flexibles, prozesssicheres und effizientes Arbeiten möglich.
Big Kaiser Präzisionswerkzeuge AG
www.bigkaiser.com
Schmauser + Müller Metalltechnik GmbH
www.sm-metalltechnik.de
