Jeder Betrieb, der eine Zerspanung betreibt, ist momentan mit einer Vielzahl von Herausforderungen konfrontiert. Steigender Kostendruck, Kapazitätsengpässe, Lieferkettenprobleme und der Fachkräftemangel sind jedoch Themen, die sich aktuell immer weiter zuspitzen. Viele Unternehmen haben zudem noch mit den Folgen der Automobilkrise sowie den Folgen der Corona-Pandemie zu kämpfen. Liquiditätsengpässe und Kurzarbeit waren sehr weit verbreitet und wirken auch teilweise noch nach.
Die erfreulicherweise wieder gestiegenen Bedarfe für Komponenten und Baugruppen im Bereich Maschinenbau wecken bei vielen Betrieben den Wunsch, die hauseigenen Kapazitäten auszubauen. Große Investitionen sind jedoch weiterhin mit wirtschaftlichen Risiken verbunden. Zudem hat der Markt der Werkzeugmaschinen aktuell mit sehr begrenzten Verfügbarkeiten und unberechenbaren Lieferzeiten zu kämpfen. Aus diesem Grund werden Gebrauchtmaschinen aktuell auch sehr hoch gehandelt.
Das Rüsten erfolgt hauptzeitparallel
Der Ansatz, zur Kapazitätserhöhung den existierenden Maschinenpark etwas zu modernisieren und durch eine neue Maschine inklusive Automation zu ergänzen erscheint naheliegend und effizient. Die Vorteile einer automatisierten Werkzeugmaschine liegen auf der Hand, denn sie kann mannlos betrieben werden und die Rüstzeiten erfolgen hauptzeitparallel. Das sich dadurch eine Steigerung der Produktivität im Vergleich zu manuellen Rüstvorgängen erzielen lässt, ist klar. Jedoch stellt dieser Ansatz der Kombination von neuen Bearbeitungszentren mit herstellerspezifischen Automationslösungen, insbesondere für eine Unternehmensausrichtung mit nachhaltigem Wachstum, nicht immer die besten Optionen dar.
Die Motivation hinter dem Vorgehen, die Automationslösung bei der Investition in eine neue Werkzeugmaschine direkt von Hersteller mit zu kaufen, ist meist die vermeintliche Einfachheit der Lösung. Dieses Vorgehen funktioniert auch problemlos für genau diese neue Werkzeugmaschine, aber damit enden auch die Vorteile dieser Variante. In der Regel besteht eine Zerspanung nicht nur aus Neumaschinen. Im Gegenteil: Oftmals sind Betriebe aufgrund von Sonderausstattungen, Kundenfreigaben, existierenden Programmen oder internen Prozessen auf bestimmte Bestandsmaschinen angewiesen, die eben nicht einfach durch eine neue Maschine ersetzt werden können. Typischerweise sind diese Maschinen auch klassische Engpassmaschinen, die gut und gerne die doppelte Kapazität haben könnten und es trotzdem noch immer nicht ausreichen würde. Häufig kann der Maschinenhersteller für diese enorm wichtigen Bestandsmaschinen jedoch keine passende Lösung bieten.
Es muss nicht immer eine neue Maschine sein
Mehr Produktivität lässt sich gewinnen, ohne eine Neumaschine mit integrierter Automatisierung anzuschaffen. Zuerst sollte geprüft werden, ob sich die Bestandsmaschine nachträglich automatisieren lässt. Das ist erfahrungsgemäß oft der kostengünstigste Weg. In der Automatisierung der Bestandsmaschinen liegen große Potenziale. Bestandsmaschinen sind technisch meistens immer noch so gut, dass sie erstklassige Fertigungsqualität liefern. Mit einer Automatisierung für Werkzeuge und/oder Werkstücke wird die Produktivität erhöht, ohne die Qualität der Fertigungsteile zu schmälern. Die bedarfsgerechte Automatisierung führt schnell zu mehr Durchsatz, mehr Spindelstunden und besseren Margen bei gleicher Personalstruktur. Vorteilhaft wirkt sich dies auch auf Rüst- und Maschinenlaufzeiten aus.
Aus diesem Grund bietet die Wassermann Technologie GmbH Automationslösungen, die unabhängig vom Hersteller der Werkzeugmaschine an viele Bestandsmaschinen nachgerüstet werden können. Die Vorteile des Nachrüstens liegen damit ganz offensichtlich auf der kommerziellen Seite. Da man die vorhandenen Maschinen weiter nutzen kann, spart man sich bis zum Ende der geplanten oder ungeplanten Nutzungsdauer die Investition in eine neue Werkzeugmaschine.
Roboter für die Werkstückautomatisierung
Viel wichtiger ist jedoch, dass an genau der Maschine, an der ein Engpass besteht, mehr Durchsatz, mehr Umsatz und damit bessere Margen erzielt werden können. Zudem wird mit der Automation von Bestandsmaschinen dem immer wichtiger werdenden Trend der Digitalisierung begegnet. Zudem ist dieses Vorgehen durch die Laufzeiterhöhung von bestehenden Maschinen auch nachhaltig und ressourcenschonend.
Nun sollen einige Aspekte des Nachrüstens genauer betrachtet werden. Robotik ist oft die richtige Lösung zur Werkstückautomatisierung, wenn große Stückzahlen bei niedriger Varianz zu fertigen sind. In diesen Fällen sind Roboter aufgrund der relativ niedrigen Investitionskosten wirtschaftlicher als Spannpaletten-Speicher. Zusammengefasst lässt sich feststellen, dass Roboter eine hervorragende Lösung zur Automation von Fertigungsprozessen sind, die folgende Voraussetzungen erfüllen:
-Hohe Losgrößen
-Geringe Werkstückgewichte
-Kleines Teilespektrum
-Geringe Variantenvielfalt
-Regelmäßig wiederkehrende Produkte
Zudem bieten sich diese Systeme beispielsweise für Drehmaschinen an, bei denen heute manuelle Einlegeprozesse eine hohe Mannbindung erzeugen. In der Fertigung schafft man dadurch ein großes Potenzial für flexible Einsatzkonzepte. Richtig geplant, sind Roboter an mehreren Anlagen einsetzbar und automatisieren dort, wo der größte Bedarf besteht.
Bei Automationslösungen mit Robotern ist die Bereitstellung der Werkstücke ein wichtiger Teil der Planung. Hier hat Wassermann einen flexiblen Baukasten entwickelt, um genau auf Ihre Bedürfnisse einzugehen. Das Angebot reicht vom Plateau in einer Ebene über einen Schubladenspeicher bis hin zu flexiblen Rundregallösungen mit der Option die benötigten Greifer zu wechseln. Zudem lassen sich in allen Systemen die Werkstückaufnahmen auf unterschiedliche Bauteile optimal konfigurieren. Eine intuitive und bedienerfreundliche HMI ist ebenfalls immer dabei.
Werkstückautomation mittels Spannpaletten
Mehr Produktivität bei kleinen Losgrößen lässt sich durch automatisiertes Handling von Spannpaletten erreichen. Das automatisierte Palettenhandling hat zwei positive Effekte: Die Produktivität erfährt einen erheblichen Schub und die Investition amortisiert sich in kurzer Zeit. Wenn es sich dann noch um ein flexibles System handelt, das zum Beispiel mehrmaschinenfähig und für kleine Stückzahlen geeignet ist, wird die Fertigung automatisch leistungsfähiger.
Betrachtet man sich typische Bearbeitungszentren, so sind roboterbasierte Automationslösungen nicht mehr die effizienteste Lösung. Bei diesen Typen sollte man bei den Überlegungen zur Automation eher auf Spannpaletten basierende Lösungen betrachten. Die Vorteile der Nullpunktspanntechnik liegen in einer deutlichen Erhöhung der Maschinenlaufzeiten, bis zu 90 % weniger Rüstzeiten, einheitlichen Schnittstellen für alle Maschinen und hohen Wiederholgenauigkeiten kleiner 5 µm. Zudem erfolgen Positionieren und Spannen in einem Arbeitsgang und es sind sehr schnelle Werkstück- und Vorrichtungswechsel möglich. Weitere Vorzüge liegen in den hohen Packungsdichten bei minimalem Footprint, dem hauptzeitparallelen Rüsten, der flexible Palettenverwendung sowie der Mehrmaschinenanbindung.
Sebastian Auth und Katharina Bibbig/rk