Ressourcenoptimierung durch ein automatisiertes Palettenzugriffslager

Die Erwin Wimmer GmbH aus Abstatt ist auf die hochqualitative Lohnfertigung im Maschinen- und Werkzeugbau spezialisiert. Der Maschinenpark des Unternehmens erlaubt die Komplettfertigung von Dreh- und Frästeilen in allen Auflagen, die im Maschinenbau, Schiffbau sowie der Pharma- und Lebensmittelindustrie zum Einsatz kommen.

Mit der bisherigen Ausstattung wurde die Produktivität der einzelnen CNC-Bearbeitungszentren durch die Notwendigkeit der manuellen Bestückung bzw. Aufspannung stark eingeschränkt. Neben hohen Einspannzeiten ist die manuelle Tätigkeit mit einem hohen Fehlerpotenzial verbunden. Das Ziel war daher die Erhöhung der Produktivität von zwei Bearbeitungszentren sowie die Reduktion der Fehlerquote bei gleichzeitiger Energieeinsparung.

Auf der neu geschaffenen Produktionsfläche sollten zwei CNC-Bearbeitungszentren mit einem gekoppelten Palettenzugriffslager kombiniert werden. Ein Bearbeitungszentrum bestand bereits, das zweite wurde im Herbst 2016 zusammen mit dem Palettenzugriffslager installiert. Diese Kombination sollte es ermöglichen, die Rüstzeiten für das Aufspannen von Werkstücken signifikant zu reduzieren und die Fehlerquellen zu minimieren. Damit sollten schließlich wesentliche Prinzipien des Lean Managements im Unternehmen umgesetzt werden.

Im Frühjahr 2017 wurde ein Mazak Dreh-Fräszentrum zur 5-Seiten-Bearbeitung erstmalig in Europa in dieser Betriebsgröße mit einer Bearbeitungsbreite von bis zu 1.400 mm am Produktionsstandort in Abstatt in Betrieb genommen, das über die GEORG NOLL Werkzeugmaschinen GmbH & Co. KG als Mazak Vertragshändler in Baden-Württemberg bezogen wurde.

Das Unternehmen Mazak installierte das neue, mit modernster Smooth-Steuerung (Integrex e1250V/8) ausgestattete 5-AchsenDreh-Fräszentrum. Mit 120 Werkzeugen zur automatischen Bearbeitung ergänzt es das schon vorhandene 4-Seiten-Horizontal Bearbeitungszentrum vom Typ Mazak FH-8800 mit 360 Werkzeugen. Beide Anlagen bilden nun zusammen eine Produktionseinheit.

Innovativ und weltweit erstmalig in einem kleinen mittelständischen Unternehmen wurden die beiden Bearbeitungszentren durch ein 2-etagiges Palettenzugriffslager mit einer Kapazität von 24 Paletten verbunden. Das Palettenzugriffslager vom Typ Mazak Pallatech High Rise bestückt die Anlagen automatisch. Dadurch wird die maschinelle Bearbeitung des Werkstücks vom Einspannvorgang entkoppelt und die Spannvorgänge werden von durchschnittlich fünf auf einen reduziert. Die Lösung der unterschiedlichsten Spanntechniken und Spannvariationen wurde mit dem Unternehmen SRW-Amestra GmbH gemeinsam erarbeitet. Diese Kombination ist in Europa bisher einzigartig.

Die Werkstücke werden mit den entsprechenden Bearbeitungsaufträgen vorbereitet und einem definierten Stellplatz im Lager zugewiesen. Die CNC-Bearbeitungszentren entnehmen die entsprechenden Werkstücke vollautomatisch und setzen sie nach der Bearbeitung wieder zurück. Die Produktionseinheit aus den beiden hochvariablen CNCBearbeitungszentren lässt die Vor- und Endbearbeitung mit nur einem Umspannvorgang zu. Zudem ist ein Wechsel zwischen den beiden CNC-Bearbeitungszentren während einer Bearbeitung möglich, so dass der Bearbeitungsfluss optimiert werden kann.

Den Installationszeitraum von fünf Monaten begleiteten der Maschinenhersteller Mazak und Herr Dipl.-Ing. & M.Sc. Ulrich Schumann von der Energieweltinfo GmbH aus Bad Mergentheim. Denn neben der Produktivitätssteigerung war auch eine energieeffizientere Produktion ein wesentliches Ziel des Projekts.

Schließlich wurde auch eine getrennte Metallabfallbehandlung eingeführt, bei der hochwertige Edelstahlabfälle getrennt von Grauguss und sonstigem Spanmaterial gesammelt und der Wiederverwertung zugeführt werden.

Die erzielte Energieeinsparung von circa 20 % basiert auf zwei Säulen: verbesserte Maschinenauslastung mit Reduzierung der Leerlaufzeiten und Einsatz modernster Smooth-Technik in den CNC-Bearbeitungszentren. Die Maschinenauslastungen steigen, weil Leerlaufzeiten durch die Entkopplung der Maschinenrüstung reduziert werden. Die Betriebszeiten der Maschinen werden dadurch von 50 % auf angestrebte 85 % verbessert. Durch die eco-friendly-Technologie innerhalb der Maschinensteuerung werden periphere Verbraucher, Beleuchtung, Rechenkapazität, Pumpenleistungen für Hydraulik und Späneförderung über frequenzgeregelte Motoren den tatsächlichen Bedarfen angepasst.

Weitere Einsparungen sind im Personalbereich entstanden. Zum einen konnten durch die Entkopplung von Einspannvorgang und eigentlicher Bearbeitung eines Werkstücks 60 Mitarbeiter-Minuten pro Werkstück eingespart werden. Zum anderen ermöglicht das automatisierte Palettenzugriffslager, dass einschichtig bestückt und dreischichtig bearbeitet werden kann. Die Auslastung hat sich damit bereits jetzt von früher unter 30 % reine Bearbeitungszeit auf über 70 % gesteigert.

Ein weiteres Kernziel war die signifikante Reduktion von Fehlerquellen und damit die Verringerung der Ausschussquote. In der bisherigen Verarbeitung waren bis zu fünf Auf- und Umspannvorgänge notwendig. Da in den Werkstücken eine Eigenspannung vorliegt, die durch das Anschneiden des Materials gelöst wird, ändert sich die Geometrie des Werkstücks geringfügig. Dies bedeutet für den nächsten Einspannvorgang, dass diese Formveränderung berücksichtigt werden muss und dadurch eine Fehlerquelle entsteht. Im bisherigen Betriebsablauf ergeben sich auf diese Weise bis zu fünf Fehlerquellen, weil fünfmal umgespannt werden muss. Im neuen Szenario konnte dies auf das einmalige Einspannen reduziert werden. Bereits in der Anlaufphase der Produktion konnte dadurch die Ausschussquote von ca. 7 % auf 0,8 % reduziert werden. Infolgedessen wurde der Ausschuss von 25,2 t Material pro Jahr auf 2,9 t/Jahr gesenkt, wodurch 22,3 t Material pro Jahr eingespart werden.

Durch die für ein kleineres Unternehmen erhebliche Investition ist es gelungen, technologisches Neuland zu betreten. Damit wird den Herausforderungen des Markts innovativ begegnet und die Anforderungen an Energieeffizienz und Umweltschutz berücksichtigt. Für die Erwin Wimmer GmbH war dies schon jetzt ein lohnendes Projekt und wird die Zukunft des Unternehmens und deren Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern langfristig sichern.

Seit über 50 Jahren steht die Erwin Wimmer GmbH für Qualität in der Lohnfertigung im Maschinen- und Werkzeugbau. Der Standort in Abstatt besteht seit dem Jahr 1977 und wurde kontinuierlich ausgebaut. Eine eigene Lehrwerkstatt mit dem Ziel, die Mitarbeiter anschließend zu übernehmen, zeichnet das Unternehmen als besonderen Ausbildungsbetrieb aus.

Dem technologischen Fortschritt wird bereits seit 1986 Rechnung getragen. Zu diesem Zeitpunkt wurde das erste größere CNC-Bearbeitungszentrum angeschafft. Dieser Schritt ermöglichte die Bearbeitung von Großteilen und öffnete dadurch den Zugang zu einem neuen Kundenkreis im In- und Ausland.

Die weitere Modernisierung wurde durch die Investition in Karussell-Drehmaschinen bis zu einem Drehdurchmesser von 2.200 mm, Bohrwerke, vertikale Bearbeitungszentren sowie in horizontale CNC-Bearbeitungszentren mit Plattenwechsler, die im Bearbeitungsraum einen Störkreisdurchmesser von 2.350 mm aufweisen, vorangetrieben. Dabei ist eine Bearbeitung aller gängigen Werkstoffe möglich.

Auf diese Weise hat sich das Unternehmen zu einem kompetenten Partner von Groß-, Mittel- und Kleinunternehmen entwickelt, die festgestellt haben, dass nicht nur der Maschinenpark, sondern auch der Anspruch an Qualität und Zuverlässigkeit gute Gründe für die Zusammenarbeit sind. Der eigene Qualitätsanspruch wurde letztlich durch die Verleihung des Qualitätszertifikats DIN ISO 9001 bestätigt.