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Von allen Seiten automatisiert

: DMG MORI


Mit einem 5-Achs-Präzisionszentrum HSC 105 linear von DMG samt lückenloser Automatisierung revolutionierte der Vorarlberger Spezialist für die Herstellung präziser Spritzgusswerkzeuge M+S Werkzeugbau seine Arbeitsabläufe. Damit kann das kleine aber hochtechnologisch ausgestattete Unternehmen sowohl Prototypen, Einzelteile, Formeinsätze, Elektroden und Kleinserien hochpräzise, flexibel und automatisiert fertigen. Der Clou dabei: alles mit einer Maschine!

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Die HSC 105 linear überzeugt mit Präzision, Flexibilität, Aufstellfläche sowie einem gut zugänglichen Arbeitsraum. Diese Vorteile machen das 5-Achs-Präzisionszentrum bereits ohne eine umfassende Automatisierungslösung wie im Falle M+S, zu einem Produktivitätsgewinn.

Die HSC 105 linear überzeugt mit Präzision, Flexibilität, Aufstellfläche...

Autor: Ing. Robert Fraunberger / x-technik

Eine große Auswahl an Kunststoffteilen – vom Elektronikstecker über Automobilteile bis zu Teilen für die IT-Branche oder die Verpackungsindustrie – bevölkert die Vitrinen im Büro von M+S Werkzeugbau in Hard am Bodensee. Das Unternehmen hat sich auf die Konstruktion und Herstellung von Kunststoffspritzgusswerkzeugen, Formeinsätzen und Elektroden, mit denen solche Teile produziert werden, spezialisiert. Begonnen hat man 1988 als Zwei-Mann-Betrieb, seit 1990 fertigt man am Standort Hard in Vorarlberg. Durch eine positive wirtschaftliche Entwicklung in den 90iger-Jahren hat M+S sein Team sukzessive um weitere vier Facharbeiter verstärkt. Die Mitarbeiterzahl blieb seitdem konstant und das hat wesentliche Gründe, erklären die beiden Geschäftsführer und Inhaber Michael Schöflinger und Markus Schuster: „Unser Fokus liegt in der Investition in modernste Maschinentechnologie, kombiniert mit ausgereiften Automatisierungslösungen.“

Philosophie als Erfolgsrezept


Mit dieser Philosophie fährt M+S sehr gut. Das beweisen nicht nur die Umsatzzahlen, sondern auch das breite Kundenspektrum. Hat man anfangs nur für die nähere Umgebung gefertigt, so kommen die Kunden heute aus allen möglichen Branchen und Regionen. Dies ermöglichte unter anderem der Einstieg in die 5-Achs-Bearbeitung, den man im Jahr 2002 mit einer DMU 80 P der Firma DMG realisierte.

Bereits vor mehreren Jahren machten
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Ein flexibles Tischkonzept ermöglicht sowohl die automatisierte Einwechslung von Paletten, als auch das manuelle Beladen für größeren Formplatten, die nicht über die Automatisierung zu handlen sind. Die Umstellung zwischen automatisiertem und manuellem Betrieb dauert lediglich 10 Minuten.

Ein flexibles Tischkonzept ermöglicht sowohl die automatisierte Einwechslung...

sich die beiden Geschäftsführer richtigerweise Gedanken, wie man den stetig steigenden Anforderungen der Industrie in punkto Genauigkeit, Flexibilität und Termintreue einerseits und dem Kostendruck durch Billiglohnländer andererseits, gewachsen sein kann. Die Überlegungen führten sie in Richtung automatisierte Fertigung, um einerseits unproduktive Nebenzeiten zu verringern und andererseits die Maschinenstunden und somit die Produktionskapazität zu erhöhen.

Automatisierung im Werkzeug- und Formenbau liegt ja nicht klar auf der Hand, da man es zumeist mit Prototypen, Einzelteilen und Kleinstserien zu tun hat und so nur relativ wenige Wiederholteile bearbeitet. „Für uns bestand kein Zweifel, dass man auch mit unserem Produktspektrum nicht an dem Thema Automatisierung vorbeikommt“, erklärt Michael Schöflinger, der für die Fertigung verantwortlich ist.

Als Schwachstelle erkannte M+S den Bereich Senkerodieren. Dort implementierte man als erstes eine durchgängige Automatisierungslösung. Im Jahr 2006 schaffte man eine neue Exeron-Senkerodiermaschine an, die mit einem Paletten- und Elekrodenwechselsystem von Erowa automatisiert wurde. Softwareseitig löst das Jobmanagement-System von Zwicker-System die komplette Auftragsabwicklung.

Nächster Schritt: Fräsautomatisierung

Durch diese Automatisierungslösung konnte sich M+S auch praktische Erfahrung sammeln, denn trotz aller Fachkompetenz kann man sich nur im Echtbetrieb die nötigen
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Auch die schwierigsten Bearbeitungen meistert die HSC 105 linear ohne Probleme.

Auch die schwierigsten Bearbeitungen meistert die HSC 105 linear ohne Probleme.

Feinheiten aneignen. „Nicht zu unterschätzen ist auch der positive Umgang der Mitarbeiter mit der Thematik Automatisierung. Denn letztlich müssen diese ja mit den Systemen arbeiten und sind auch für den Betriebserfolg mitverantwortlich“, zeigt Michael Schöflinger den nicht zu unterschätzenden Faktor Mensch auf.

Nach den durchwegs positiven Erfahrungen war für M+S der logische nächste Schritt, auch die Fräsbearbeitung zu automatisieren. Doch das stellte sich vergleichsweise als wesentlich komplexer heraus. Zum einen musste man eine geeignete 5-Achs-Fräsmaschine finden, die das vielseitige Produktspektrum von M+S abdecken kann und gleichzeitig über eine geringe Ausstellfläche verfügt. Zum anderen war es eine große Herausforderung, die im Werkzeug- und Formenbau zumeist vorherrschende „chaotische Fertigung“ im Fräsen zu automatisieren. Daher war es für die wenigen, aufgrund der komplexen Vorgaben übrig gebliebenen Anbieter, von Anfang an nötig, eine durchgängige Lösung zu präsentieren.

Modernste Frästechnologie mit flexiblem Tischkonzept

Die Anforderungen an die Fräsmaschine waren ziemlich umfangreich: Universalität, 5-Achs-Simultanbearbeitung, höchste Genauigkeit im Raum – daher thermische Stabilität, hohe Dynamik, optimale Zugängigkeit zum Arbeitsraum, höchste Oberflächengüte und nicht zuletzt, aufgrund der begrenzten Platzverhältnisse, eine relativ kleine Aufstellfläche. Durch die guten Erfahrungen, die M+S mit der DMU 80 P machte, war natürlich auch
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Um die geringsten Wechselfehler zu beseitigen, werden die Werkstücke automatisiert in der Maschine vermessen und die Nullpunkte gegebenenfalls korrigiert. DMG_M+S 018:

Um die geringsten Wechselfehler zu beseitigen, werden die Werkstücke automatisiert...

die DMG Austria ein wichtiger Partner im Projekt, was natürlich auch Gebhard Aberer –Geschäftsführer DMG Austria – freute: „Für diese hohen Produktionsanforderungen haben wir mit unserer HSC-Baureihe ein optimales Maschinenkonzept.“

Mit der durchgängigen HSC-Baureihe – mit X-Wegen von 100 mm bis zukünftig 1.500 mm – bietet DMG unter anderem für den Werkzeug- und Formenbau hochwertige HSC-Präzisionsmaschinen mit bis zu fünf simultanen Achsen an. Linear-Torque-Technologie in allen fünf Achsen mit Beschleunigungen > 2g sorgen für die hohe Dynamik. Die hochstabile, thermosymmetrische Portalbauweise garantiert in Verbindung mit direkten Wegmesssystemen und der Steuerung iTNC 530 von Heidenhain maximale Präzision und die wichtige Langzeitstabilität. Auch die für M+S nötige simultane 5-Achs-Bearbeitung mittels Schwenkachse im Spindelkopf und NC-Rundtisch wird als Option angeboten. „Diese Fakten haben uns bereits bei den Probebearbeitungen überzeugt. Hervorragende Bearbeitungszeiten, Genauigkeiten im µ-Bereich und perfekte Oberflächen zeigten uns die außergewöhnlichen Möglichkeiten der HSC-Baureihe auf“, erläutert Michael Schöflinger.

Im Detail hat man sich für die HSC 105 linear mit einem Tischdurchmesser von 950 mm und Verfahrwegen von (X/Y/Z) 1.110/800/600 entschieden, da M+S zwar relativ viele kleine Teile bearbeitet, aber auch immer wieder größere Formen fertigt, wofür entsprechende Verfahrwege nötig sind. Und darin bestand auch eine weitere Anforderung an das System. Ein flexibles Tischkonzept, dass sowohl die automatisierte Einwechslung von Paletten, als auch das manuelle Beladen für größere Formplatten, die nicht über die Automatisierung zu handhaben sind, ermöglicht.
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Die rückseitige Zuführung der Paletten in den Maschinenraum, garantiert eine optimale Zugängigkeit für den Maschinenbediener zum Werkstück.

Die rückseitige Zuführung der Paletten in den Maschinenraum, garantiert eine...

„Speziell dieses Detail hat DMG optimal gelöst. Der Umbau von automatischen auf manuellen Betrieb dauert nur ca. 10 Minuten“, zeigt sich Michael Schöflinger erfreut. Möglich wird dies durch ein in den NC-Rundtisch integriertes Schnellwechselsystem von Stark, auf dem wiederum ein Erowa-Nullpunktspannsystem für die rasche Einwechslung der Formplatten sorgt. „Trotz der beschränkten Platzverhältnisse in unserem hochdynamischen NC-Rundtisch konnten wir ein Schnellwechselsystem integrieren, das diese hohe Universalität der Maschine gewährleistet“, ergänzt Gebhard Aberer.

Automation als große Herausforderung

Natürlich gibt es Alternativen, auch die hatte Michael Schöflinger in Betracht gezogen. Der Vergleich ging allerdings nicht nur wegen der technischen Überlegenheit der HSC 105 linear zugunsten von DMG aus. „Eine andere Maschine mit vergleichbarer Ausstattung hätte nahezu das Doppelte an Standfläche benötigt“, sagt der M+S Geschäftsführer. „Dazu hätten wir entweder auf eine bestehende Maschine verzichten oder die Halle vergrößern müssen.“ DMG hat die Problematik „Aufstellfläche“ unter anderem durch ein extrem schlankes „Turmmagazin“ für insgesamt 20 Paletten gelöst, das rückseitig an der Maschine angebracht ist. Die rückseitige Zuführung der Paletten in den Maschinenraum, ist. Die rückseitige Zuführung der Paletten in den Maschinenraum, garantiert wiederum gewährleistet die optimale Zugängigkeit für den Maschinenbediener zum Werkstück über die zwei weit zu öffnenden Bedienertüren. Nur am Rande erwähnt
sei, dass aufgrund der Vorgaben von M+S die Techniker von DMG die Portaldurchführung der Paletten vergrößert haben und dies nun auch serienmäßig angeboten wird.

Was macht die Automatisierung so komplex? „Es ist die enorme Flexibilität unseres Systems. Zum einen können wir mit dem Projektmanagement-Programm sowohl die Fräsbearbeitungen als auch das Erodieren verwalten. Zum anderen spannen wir auf Erowa UPC-Werkstück-Paletten die verschiedensten Werkstücke. Auch die Anzahl der Werkstücke ist auf jeder Palette verschieden. Daher wird jede Palette vor der Bearbeitung mit einer Zeiss-Messmaschine vermessen, die Nullpunkte der einzelnen Teile bestimmt und über einen Chip an das Software-System von Zwicker übergeben“, erklärt Michael Schöflinger. „Gerade das macht die Automatisierung so schwierig. Wenn man es ständig mit unterschiedlichen Teilen und Nullpunkten zu tun hat und man für beinahe jedes Werkstück ein eigenes CAM-Programm mit verschiedenen Werkzeugen benötigt, wird das Thema Automatisierung zu einer echten Herausforderung“, unterstreicht Gebhard Aberer die Komplexität des Systems.

Durchdachtes Konzept

Der Prozess startet mit der Vermessung der Rohpaletten mit einer Zeiss-Messmaschine, auf denen wie bereits angesprochen die unterschiedlichsten Werkstücke aufgespannt sind. Ein auf der Palette angebrachter Chip sendet die Daten dann direkt an das Zwicker Jobmanagement-System. Ebenso integriert ist ein Werkzeugvoreinstellgerät PRIMA 275 von DMG Microset, das eine präzise Vermessung der Werkzeuge sicherstellt. Die korrekten Werkzeugdaten werden dann über den Postprozessor an die Steuerung übergeben. Über einen ergonomischen Rüstplatz können die Paletten dem Wechselsystem leicht zugeführt bzw. entnommen werden. Über den Chip wird jede(r) Palette(nplatz) ins System gemeldet. Um minimale Wechselfehler auszuschließen, können mit einem integrierten
Messtaster von m&h die Nullpunkte der einzelnen Werkstücke im Arbeitsraum erneut bestimmt und falls erforderlich überschrieben werden. Für eine durchgängige Qualitätskontrolle sorgt nach der mechanischen Bearbeitung die Vermessung der fertigen Werkstückkontur wiederum auf der Zeiss-Messmaschine. Ein fertiges Prüfprotokoll versteht sich von selbst.

Verantwortung und Vertrauen

Eine wichtige Rolle in diesem Projekt spielte die Zusammenarbeit von DMG mit Zwicker Systems. Da die Komplexität der Aufgabenstellung enorm hoch war, testete man das gesamte System vor Inbetriebnahme im Vorführzentrum der DMG Austria in Klaus. „Da uns die große Verantwortung gegenüber unseres Kunden M+S selbstverständlich bewusst war, wollten wir eine optimale Inbetriebnahme des Systems garantieren. Somit konnte der Kunde sofort mit der Produktion starten und wir mussten ‚lediglich’ kundenspezifische Feinheiten an Ort und Stelle erarbeiten“, erläutert Gebhard Aberer. „An diesem Beispiel kann man sehr gut erkennen, was alles möglich wird, wenn die richtigen Partner und die richtigen Personen zusammen arbeiten“, ergänzt er.

Seitens M+S war und ist das Vertrauen in DMG sehr hoch. „Diesen Vorschusslorbeeren ist DMG auf alle Fälle gerecht geworden. Das zeigt sich auch in der laufenden Betreuung des Projektes, dem Support – ob über Telefon oder Internet – und nicht zuletzt auch in der Verfügbarkeit der Maschine. Durch unsere Lösung können wir heute bei voller Auslastung 7 Tage, 24 Stunden lang produzieren. Und das bei den verschiedensten Teilen und Losgrößen“, zeigt sich Michael Schöflinger zu Recht stolz.
Die HSC 105 linear überzeugt mit Präzision, Flexibilität, Aufstellfläche sowie einem gut zugänglichen Arbeitsraum. Diese Vorteile machen das 5-Achs-Präzisionszentrum bereits ohne eine umfassende Automatisierungslösung wie im Falle M+S, zu einem Produktivitätsgewinn.
Ein flexibles Tischkonzept ermöglicht sowohl die automatisierte Einwechslung von Paletten, als auch das manuelle Beladen für größeren Formplatten, die nicht über die Automatisierung zu handlen sind. Die Umstellung zwischen automatisiertem und manuellem Betrieb dauert lediglich 10 Minuten.
Auch die schwierigsten Bearbeitungen meistert die HSC 105 linear ohne Probleme.
Um die geringsten Wechselfehler zu beseitigen, werden die Werkstücke automatisiert in der Maschine vermessen und die Nullpunkte gegebenenfalls korrigiert. DMG_M+S 018:
Die rückseitige Zuführung der Paletten in den Maschinenraum, garantiert eine optimale Zugängigkeit für den Maschinenbediener zum Werkstück.


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