Als ein international führender Anbieter von Antriebs- und Steuerungstechnik sorgt die Bosch Rexroth AG für effiziente, leistungsstarke und sichere Bewegung in Maschinen und Anlagen jeder Art und Größenordnung. Das im bayerischen Lohr ansässige Unternehmen bündelt weltweite Praxiserfahrung und Know-how in den Marktsegmenten mobile Anwendungen, Anlagenbau und Engineering sowie Fabrikautomation. Das Angebot dafür umfasst Mobil- und Industriehydraulik, elektrische Antriebs- und Steuerungstechnik, Getriebetechnik sowie Linear- und Montagetechnik einschließlich Software und Schnittstellen für vollständig vernetzbare Anwendungen.
Eine Fertigungslinie für verschiedene Bauteilfamilien
Der am Firmensitz angesiedelte Bereich Industriehydraulik konzentriert sich nach einer Umstrukturierung der Produktion auf technisch anspruchsvolle, komplexe Produkte, die in Losgrößen von 1 bis zirka 5000 Stück hergestellt werden. Die im Vergleich zur klassischen Serienfertigung mit Losgrößen ab 100 000 Teilen geringen Stückzahlen erforderten eine Anpassung der Fertigungskapazitäten. „Wir haben daher eine verkettete Fertigungslinie mit sieben Bearbeitungsmaschinen aufgebaut. Sie ermöglicht die vollautomatisierte Feinbearbeitung von Komponenten aus zehn Bauteilfamilien mit rund 240 Materialnummern und Stückgewichten von 1 bis 12 kg“, konkretisiert Erik Müller, der als Gesamtprojektleiter für die Umsetzung der neuen Fertigungslinie bei Bosch Rexroth verantwortlich zeichnet. Innerhalb dieses Produktionssystems fungieren prozessspezifisch ausgelegte Werkstückträger als definierte Schnittstelle zur jeweiligen Maschine. Das Werkstückhandling, also das Aufspannen und Abnehmen der Teile, erfolgt durch Roboter.
Komplexe Anforderungen an die Reinigungslösung
Um Rückstände aus vorhergehenden Bearbeitungsprozessen zu entfernen, ist in die Feinbearbeitungslinie eine Reinigungsanlage integriert. „In der Vergangenheit wurden die Werkstücke verschiedener Bauteilfamilien in separaten Anlagen gereinigt. Durch die Zusammenführung war es wichtig, dass die neue Reinigungsanlage für die sehr große Werkstückvielfalt und die unterschiedlichen Losgrößen einsetzbar ist sowie eine einfache und schnelle Erstellung teilespezifischer Reinigungsprogramme ermöglicht. Darüber hinaus müssen die vorgegebenen produktindividuellen, partikulären Sauberkeitsspezifikationen sowie eine Oberflächenspannung von größer 38 mN/m innerhalb der vorgegebenen Taktzeiten von 16 bis 55 s erzielt werden“, beschreibt Eva Nowak, Projektleiterin Reinigungstechnik bei Bosch Rexroth, einige Anforderungen bei der Auswahl der neuen Reinigungsanlage. Entschieden hat sich das Projektteam für die Eco-C-velox von Ecoclean, die sich zu diesem Zeitpunkt noch in der Entwicklung befand. Vorausgegangen waren Gespräche mit mehreren Herstellern von Reinigungsanlagen.
Modularität, Flexibilität und gezielte Hochdruckreinigung mit CNC-Programmierung überzeugten
Ausschlaggebend bei der Entscheidung für die Eco-C-velox war einerseits die auf Standardmodulen für das gezielte Hochdruckentgraten, Reinigen und Trocknen basierende Bauweise. Die Anlage kann dadurch bei veränderten Durchsatzanforderungen problemlos erweitert werden. Andererseits lässt sich durch die Zuführung der Teile auf unterschiedlichen Werkstückträgern das breite Bauteilspektrum flexibel abbilden.
Der Transport der Werkstückträger zwischen den Bearbeitungseinheiten erfolgt durch ein serienmäßig integriertes, hochdynamisches Linearsystem mit verschleißfreiem Motor. „Die Alternative dazu wäre eine Anlage gewesen, bei der Roboter die Teile greifen und an den verschiedenen Lanzen vorbeifahren“, ergänzt Müller. „Um das in unseren kurzen Taktzeiten zu realisieren, wären sehr viele Roboter erforderlich gewesen, die die gleiche Aufgabe erledigen. Hinzu kommt, dass die feuchte Atmosphäre in einer Reinigungsanlage einen erhöhten Wartungsaufwand an den Robotern verursacht, der die Anlagenverfügbarkeit verringert.“Punkten konnte die EcoCvelox außerdem durch ihre serienmäßig integrierte CAD-/CAM-Schnittstelle, wie sie auch bei Werkzeugmaschinen zu finden ist.
Ausstattung und Prozesse bedarfsgerecht angepasst
In die Fertigungslinie bei Bosch Rexroth ist eine aus drei Modulen – gezieltes Hochdruckentgraten, Reinigung und Trocknung – bestehende Anlage integriert. Aufgrund der kurzen Taktzeiten verfügt die Hochdruckeinheit über eine optionale zweite Y-Achse für das Teilehandling. Das Be- und Entladen kann dadurch parallel zur Bearbeitung durchgeführt werden. Ausgestattet ist das Modul darüber hinaus mit einem für vier Werkzeuge ausgelegten Hochdruckrevolver, der momentan mit zwei an die Applikation angepassten Tools bestückt ist. Bei der Reinigungs- und Trocknungseinheit trägt jeweils eine zweite Kammer ebenfalls zu sehr kurzen Taktzeiten durch paralleles Be- und Entladen bei.
Für die Reinigung werden die aus geschmiedetem Stahl sowie Grauguss hergestellten Teile im Serienbetrieb mittels Roboter auf die Werkstückträger gespannt. Die Möglichkeit einer manuellen Bestückung besteht ebenfalls. Insgesamt sind für die rund 240 Bauteilvarianten neun verschiedene Werkstückträger im Einsatz. Sie werden je nach zu reinigenden Werkstücken mit 1 bis zu 4 Teilen bestückt. „Es war eine große Denkleistung, so viele Teile wie möglich aus verschiedenen Familien auf einen Werkstückträger zu bringen. Die Konstruktionsabteilungen von Ecoclean und Bosch Rexroth haben dafür sehr gut zusammengearbeitet“, merkt Nowak an.
Der Reinigung vorgeschaltet ist ein Hon- oder Entgratprozess. Da bei Letzterem auch Außenkanten zu bearbeiten sind, wird das Hochdruckentgratmodul derzeit in erster Linie für die gezielte Reinigung der Bohrungen mit den Lanzen des Revolvers genutzt. Dabei wird mit einem werkstückspezifischen Druck von bis zu 600 bar gearbeitet. „Die Entfernung innenliegender Grate mit der Eco-C-velox ist ein Technologiesprung, den wir uns momentan noch vorbehalten. Sobald die neue Feinbearbeitungslinie komplett verkettet ist und reibungslos läuft, werden wir mit der Prozessoptimierung beginnen, zu der auch die Entgratung zählt“, berichtet Müller.
Für die Bauteilreinigung im anschließenden Reinigungsmodul stehen die Prozesse Injektionsflutwaschen, Spritzreinigung und gezieltes Spülen zur Verfügung, die kombiniert werden können. In der Trocknungseinheit erfolgt zunächst ein Hochgeschwindigkeitsabblasen, dem sich eine Vakuumtrocknung anschließt.
Nach der Reinigung durchlaufen die Teile verschiedene Sauberkeitskontrollen. „Die Anlage muss für die Produkte jeder Bauteilfamilie freigefahren werden. Dafür führen wir Kontrollen zur partikulären Sauberkeit entsprechend VDA 19 sowie zur Oberflächenspannung durch. Weitere wesentliche Kriterien sind unter anderem die Lackhaftfestigkeit und der Korrosionsschutz“, bemerkt Nowak.
Reinigungsprogramme einfach und schnell erstellt
Nicht nur beim Optimieren der Prozessparameter, sondern bereits bei der Erstellung der bisher eingesetzten 35 teilespezifischen Entgrat-/Reinigungsprogramme erweist sich die CAD-/CAM-Schnittstelle als signifikante Vereinfachung. Denn sie ermöglicht, Daten aus der Bauteilkonstruktion für die Programmierung zu übernehmen, die offline erfolgt. Das Programm wird anschließend einfach in die Anlagensteuerung eingespielt. Dadurch lässt sich die Reinigung/Entgratung zukünftiger Produktfamilien und neuer Bauteile ebenso effektiv und wirtschaftlich integrieren, wie die Bearbeitung von Teilen in Losgröße 1.
„Die Schulungen für die Programmierung mussten aufgrund der Corona-Pandemie online stattfinden. Die Mitarbeiter von Ecoclean haben das gut gemacht, denn unsere Kollegen sagen heute, dass die Programmierung schnell und einfach durchführbar ist und Spaß macht“, ergänzt Eva Nowak. „Es ist sicher nicht üblich, dass ein Unternehmen wie Bosch Rexroth Pilotkunde für eine völlig neu entwickelte Anlage wird und damit bewährte Pfade verlässt. Aber das Konzept dieser Reinigungslösung hat uns von Anfang an überzeugt und bietet uns auch Reserven für zukünftige Entwicklungen“, merkt Erik Müller abschließend an.
Ecoclean GmbH
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