Matthias Kerl, bei Gemü Process Manager im Bereich Production & Logistic, erklärt: „Wenn wir unsere Partner von Boie und Walter kontaktieren, geht es üblicherweise um Prozessoptimierung und -sicherheit, Sonderwerkzeuge, neue Fertigungsstrategien und Abstimmungen mit nachgelagerten Prozessen. Diesmal war es anders: Ein Zerspanungsprozess musste komplett neu konzipiert und eingefahren werden – hier in Deutschland für unsere Produktion in Schanghai. Die Aufgabe lautete: Wie bekommen wir unsere Qualitätsstandards an das andere Ende der Welt?“
Die Aufgabe ergab sich aus der strategischen Entscheidung, die Produktion der Absperrklappe R480 Victoria komplett ins eigene Haus zu holen. Gemü setzt damit auch bei diesem Typus der weichdichtenden zentrischen Absperrklappe seinen Anspruch um, so viel technische Kompetenz wie möglich im Unternehmen zu halten. Skalierbarkeit und Qualitätsmanagement waren für die Entscheidung genauso ausschlaggebend wie der Plan, dem Produkt durch Konstruktions- und Produktionsverbesserungen ein Alleinstellungsmerkmal im Markt zu sichern. Matthias Kerl: „Mit dem Produktions-Knowhow im eigenen Haus können wir unsere extrem hohen Ansprüche an die Qualität unserer Produkte zuverlässig umsetzen. So lassen sich selbst bewährte Konstruktionen wie die R480 Absperrklappe durch technische Veränderungen noch deutlich optimieren.“
Weichdichtende zentrische Absperrklappen gehören bei Gemü zum Standardsortiment. Die relativ einfache Mechanik und Geometrie dieser Klappen haben sich seit Jahren bewährt: Aufgrund ihrer kurzen Einbaulänge, der schnellen Stellzeit und dem attraktiven Preis sind die Absperrklappen weltweit gefragt. Der Kreativität der Konstrukteure und Planer sind hier kaum Grenzen gesetzt: Verwendet werden die Klappen vor allem in Anlagen für Trinkwassergewinnung und Abwassermanagement, im chemischen Anlagenbau, in der Kunststoffaufschäumung, in Heizkraftanlagen und in der Energiewirtschaft. Stärkster Wachstumsmarkt für Gemü ist China.
Komplexe Aufgabenstellung
Die Körper der neuen R480 Klappen werden aus Gussrohlingen gefertigt. Zum ungewohnten Werkstoff kommt die anspruchsvolle Bearbeitung dazu: Optimierungsziel für die R480 waren vor allem exakte Form- und Lagetoleranzen. Diese lassen sich nur dann wirtschaftlich erreichen, wenn das Werkstück in einer Aufspannung mit so wenig Werkzeugwechsel wie möglich zerspant wird. Dafür schien die angepeilte Geometrie des Bauteils eigentlich zu komplex. Für die Produktionsplaner von Gemü war schnell klar, dass die anstehende Entwicklung, Planung und das Testen des neuen Produktionsprozesses für das Werk in Schanghai nicht nur mit den unternehmensinternen Ressourcen zu stemmen sein würden. Sie holten sich einen langjährigen bekannten Partner zur Unterstützung dazu.
Boie hat sich auf den technischen Großhandel für Maschinenbau, Metallbearbeitung und Instandhaltung fokussiert und gehört zu den größten technischen Handelsunternehmen in Baden-Württemberg. Gemü bezieht von Boie nicht nur Zerspanungswerkzeuge und technische Produkte. Als Systemanbieter unterstützt Boie seinen langjährigen Kunden auch bei komplexen Beschaffungs- und Service-Herausforderungen.
Eren Yoleri, Anwendungstechniker bei Boie: „Bei der ersten Anfrage für dieses Projekt ging es zunächst nur um den Leistungsbedarf für die neue Zerspanungsmaschine in Schanghai. Wir haben dann das Anforderungsprofil für den kompletten Prozess vom Rohteil zum fertigen Teil aufgenommen, das Projekt definiert und unseren Zerspanungswerkzeugpartner Walter mit ins Boot geholt. Denn uns war klar, dass sich die Kosten- und Qualitätsvorgaben des Kunden nur mit einer Gesamtbetrachtung aller Faktoren darstellen lassen – von der Spindel über die Zerspanungsstrategie bis hin zu Werkzeugkonzept, Logistik und Qualitätssicherungsverfahren.“
Bei der ersten belastbaren Kalkulation der Produktionskosten und -zeit pro Stück ergaben sich Werte, die den Preis am Markt deutlich erhöht hätten. „Um die Kosten und Zeiten zu optimieren, mussten wir an den einzelnen Faktoren des Prozesses schrauben. Durch den Einsatz von Sonderwerkzeugen konnten wir die Bearbeitungszeit und den Werkzeugwechsel reduzieren. Danach musste geprüft werden, wie sich das auf die anderen Elemente und Produktionsschritte auswirkt“, erklärt Matthias Fahrner, Technische Beratung bei Walter, den Prozess. Die wenigen feststehenden Parameter waren die Leistungsdaten der Maschine, die bereits für Schanghai bestellt war, die geplante Geometrie des Bauteils und die angestrebten Stückkosten (CPP).
Erfolgsfaktor Technology Center
Ein Großteil der Entwicklungsarbeit fand bei Walter in Tübingen statt. Hier steht mit dem Technology Center auf 5000 m2 eine hochmoderne technische Infrastruktur zur Verfügung, mit der sich alle Schritte bei der Entwicklung einer Zerspanungsstrategie abbilden lassen, bis hin zum konkreten Zerspanungsvorgang. Für den Erfolg des Projekts Victoria war das und, dass Walter in China ein eigenes, hochqualifiziertes Team vor Ort hat, die entscheidenden Faktoren. Um den Prozess so realistisch wie möglich nachzustellen, erhielt Walter von Gemü die kompletten Konstruktionsdaten. Getestet wurde im Technology Center auf einer Heller FT8000.
Bei jedem Produktionsschritt ermittelte dabei das von der Walter-Tochter Comara entwickelte digitale Fertigungsassistenzsystem Comara appCom die realen Maschinendaten. Die Zerspanungsstrategie ließ sich damit bei Walter in Tübingen optimieren, gleichzeitig liegt den Maschinenverantwortlichen in Schanghai eine umfassende Dokumentation vor, um die Maschine dort entsprechend einzurichten.
Die Comara appCom erfasst und visualisiert kontinuierlich alle relevanten Maschinen- und Fertigungsdaten, interpretiert sie und wertet sie aus. Comara appCom arbeitet webbasiert. Das heißt: Im Technology Center in Tübingen, bei Gemü in Waldzimmern und in Schanghai sind alle Beteiligten immer auf dem gleichen Stand. Dadurch wurden nicht nur zahllose Interkontinentalflüge gespart, am Produktionsstandort in Schanghai wurden auch kaum Ressourcen von Gemü gebunden. Das Gemü-Projektteam und die Walter-Projektingenieure standen in engem Austausch, um die endgültige Bauteilgeometrie der R480 über verschiedene Größen hinweg zu optimieren. Die in Tübingen gefertigten Testbauteile wurden auf der 3D-Zeiss-Koordinatenmessmaschine vermessen, die Walter selbst in der Produktion verwendet. So konnte man die Test-Bauteile exakt nach den Standards und Methoden prüfen, mit denen in der Produktion in China gearbeitet wird.
Matthias Fahrner beschreibt das Vorgehen: „Zum Walter Technology Center gehört ja nicht nur die Technik. Die Walter-Ingenieure und Anwendungstechniker bringen extrem viel Erfahrung mit komplexen Zerspanungsaufgaben in unsere Kundenprojekte ein. So hat Gemü davon profitiert, dass Walter mit dem zu zerspanenden Material, Sphäroguss GGG40, und den damit einhergehenden Anforderungen sehr viel Erfahrung hat. Obwohl bei der Fertigung der R480 fast alle Zerspanungsarten vorkommen, konnten wir die Zahl und die Typen der eingesetzten Werkzeuge gegenüber unserem Start-Set-up deutlich reduzieren. Zusätzlich haben wir Bearbeitungsschritte über unterschiedliche Versionen der R480 hinweg standardisiert. Das spart nicht nur Rüstzeiten an der Maschine, sondern vereinfacht auch das Tool Management enorm.“
Optimiertes Produkt durch optimierten Prozess
Alle Zielvorgaben des Projekts Victoria wurden erreicht: Das gemeinsam erarbeitete Zerspanungsverfahren ermöglicht extrem enge Form- und Lagetoleranzen des gesamten Bauteilkörpers. Die Klappe ist technisch so optimiert, dass sich durch die geringere Kräftewirkung das Drehmoment um 20 % verringert. Die R480 ist damit besonders verschleißarm und verfügt über eine längere Lebensdauer. Das neue, schlankere und dadurch strömungsoptimierte Scheibendesign sorgt für verbesserte Kv-Werte. Der Druckverlust bei geöffneter Klappe fällt um 10 % geringer aus als beim Vorgängermodell oder vergleichbaren Klappen anderer Anbieter. Die Klappen lassen sich so mit erheblich geringerem Energieaufwand betreiben – das spart Betriebskosten.
Das in Deutschland unter realen Bedingungen geplante und getestete Verfahren wurde schrittweise am Produktionsstandort in Schanghai implementiert – inklusive aller Werkzeug- und Prozessdaten. Betreut wurde das Projekt in Schanghai von den Anwendungstechnikern der Walter Tochtergesellschaft in China. Sie unterstützen Gemü auch bei Nachregelungen und Anpassungen der Fertigungsprozesse und organisieren die Werkzeuglogistik. Mitte Mai 2019 ist die Produktion in Schanghai angelaufen. Matthias Kerl sagt: „Ohne das Walter Technology Center in Tübingen hätten wird das sicher nicht so reibungslos hinbekommen. So hatten wir die Sicherheit, dass das funktionieren wird – und zwar ohne großes Nachjustieren. Eren Yoleri und das gesamte Boie Team haben uns große Teile des Projektmanagements abgenommen. Das lief alles optimal.“ Seit Mai 2020 sind die neuen R480-Victoria-Klappen auf dem Markt.
Gemü Gebr. Müller Apparatebau GmbH & Co. KG
www.gemu-group.com
Walter AG
www.walter-tools.com
