Automatisierung von Fräsmaschinen – Die richtige Planung

Automatisierung von Werkzeugmaschinen: Die Qual der Wahl

Ein automatisiertes Be- und Entladen von Werkzeugmaschinen wie etwa CNC-Fräsmaschinen zählt heute vielerorts zu den Standards in der Zerspanungsindustrie. Grund: Der zunehmende Kosten- und Wettbewerbsdruck erfordert ein Optimieren der eigenen Prozesse; die effiziente Nutzung der vorhandenen Ressourcen eingeschlossen.

Für Unternehmen ohne Automation oder mit niedrigem Automatisierungsgrad sind deshalb die ersten Schritte zur Automatisierung ihrer Fertigung entscheidende Weichensteller. Für sie gilt es zu klären, welche Lösung – innerhalb der enorm vielfältigen Automationssysteme – eine optimale Einstiegslösung ist.

Ob Teilehandling, Paletten-Automation, linear-geführt oder in Form von einer Werkzeugmaschin-Automation mit CNC-Roboter: Anbieter von Automatisierungstechnologien haben zumeist eine eigene Philosophie, wie sie mit der Maschinenbeladung umgehen und welche Optionen fürs Speichern angeboten wird.

Unternehmen, die eine CNC-Maschine automatisieren möchten, benötigen eine Analyse der IST-Situation. Damit Ihnen die Suche nach Antworten auf die relevanten Fragen leichter fällt, haben wir hier die wichtigsten Parameter zu Automatisierung von Fräsmaschinen für Sie zusammengefasst

Die IST-Analyse: so starten Sie richtig

Mit Hilfe einer IST-Analyse bringen Sie als Zerspanungsunternehmen Transparenz in den eigenen Prozess und stellen die Weichen für die künftige Automationslösung. Bei Fräsmaschinen sollten folgende Aspekte in die Betrachtung einfließen: 

Das eigene Produkt

Setzen Sie sich im ersten Schritt mit dem eigenen Teilespektrum und dessen Herstellung auseinander:

• Welche Arten und Größen von Bauteilen produziere ich?
• Wie viel Prozent des Teilespektrums kann über ein Automationssystem abgedeckt werden?
• Wie sind die Zykluszeiten?
• Welche Losgrößen werden gefertigt?

Die Summe an zu bearbeitenden Werkstücken und die Fertigungszeit ist Grundlage für Entscheidungen wie z. B.

• Schafft es eine Werkzeugmaschinen-Automation freie Maschinenkapazitäten in Abend- und Nachtstunden effizient zu füllen?
• Eröffnet das tagsüber Zeitfenster, die Maschinenbediener in andere Aufgaben investieren können?
• Haben die Formen der Bauteile direkte Auswirkung auf die Art und Weise, wie sie gespannt oder gegriffen werden?

Anhand dieser Eckpunkte lässt sich eine grobe Automatisierungsrichtung skizzieren.

Typ und Alter der Werkzeugmaschine

Neukauf für mehr Output? Oder besser mittels Nachrüstung einer bestehenden Anlage die Effizienz vergrößern? Diese Entscheidung gilt es zuerst zu treffen und dabei das Alter und den Typ der bestehenden CNC-Maschinen zu berücksichtigen. Fakt ist: Je nach Baujahr oder Hersteller lässt sich eine Automatisierung einfacher oder aber auch deutlich schwieriger umsetzen. Hinzu kommt die Klärung, wie sehr die existierende Fräsmaschine modifiziert werden muss, um ein Automationssystem technisch anbinden zu können:

• Welche Schnittstellen liegen vor?
• Wie soll die Beladung durch den CNC-Roboter stattfinden?
• Durch eine automatisierte Maschinentür oder doch besser durch ein Seitenfenster? Und: Gibt es die schon oder sind bauliche Anpassungen an der Maschine nötig?
• Wie sieht es innerhalb der Maschine aus?
• Wie leicht oder schwer lässt sich die – für die Automation unverzichtbare – Übergabestelle in Form eines Nullpunktspannsystems schaffen?
• Welche Betätigung bevorzuge ich? Bedarf es dafür einer Medienschnittstelle, die extra nachgerüstet werden muss?

Summe gilt es jeden einzelnen Punkt mit Blick auf Sinnhaftigkeit, Kosten und Nutzen, aber auch Chancen und Risiken genau abzuwägen.

Die Infrastruktur innerhalb einer Fertigung

Automation ändert fast alles – allem voran die eigene Produktionsumgebung: Aus Werkzeugmaschinen-Automationen resultieren „neue“ Prozesse, die wiederum Einfluss auf die räumliche Gestaltung und die Logistik innerhalb einer Fertigung nehmen.

Dieses „Big Picture“ darf nicht aus den Augen gelassen werden. Ebenfalls von großer Wichtigkeit: Wie viel räumliche Kapazitäten habe ich überhaupt für eine Werkzeugmaschinen-Automation? Reicht die vorhandene Fläche für die Automation einer Fräsmaschine anzubinden? Platziere ich den Werkstückspeicher vor oder neben der CNC-Maschine?

Das eigene Personal und die Komplexität der Automatisierung

Die Frage nach der Komplexität eines Automationssystems nimmt auch unmittelbar Einfluss auf Personalthemen: 

• Habe ich ausreichend qualifiziertes Fachpersonal zur Verfügung?
• Ist die Automation so einfach konzipiert, dass auch ungelerntes / angelerntes Personal angelernt werden kann und die Bedienung der automatisierten CNC-Fräsmaschine im Griff hat?
• Welche Auswirkungen auf die Automation hat es, wenn die Zahl gelernter Fachkräfte groß ist?
• Macht unter Berücksichtigung der o. g. Themen eine einfache Automationslösung mit intuitiver Bedienung mehr Sinn oder „lohnt“ die Investition in eine komplexe Anlage?

Die Unabhängigkeit vom Maschinenhersteller/-typ

Neukauf oder Retrofit? Auch diese Frage ist beim Blick auf den Maschinenpark relevant. Es stellt sich hier nahezu immer die Frage, wie sehr Sie sich an einen bestimmten Hersteller binden möchten. Unabhängigkeit – Autarkie vom Maschinentyp und -hersteller – kann von Vorteil sein. Muss eine Werkzeugmaschine aufgrund eines Defektes oder des Alters ersetzt werden, so bleibt ein Unternehmen in der Auswahl eines Nachfolger-CNC-Maschine flexibel. Hier stehen dann Themen wie Kommunikation und Schnittstellen und rechtliche Themen auf der Agenda.

Ohne Detailinfos ist eine Aussage pro oder contra Neuanschaffung bzw. Retrofit nicht validierbar. Es müssen immer alle Rahmenbedingungen vor einer solchen Entscheidung betrachtet werden.

Langjährige Erfahrung in der Automatisierung

Als erster Spanntechnik-Hersteller startete LANG Technik vor über 15 Jahren im Geschäftsfeld der Automatisierungstechnik. (Mehr zur Firmengeschichte auf der Seite Über LANG) Unter Einsatz von Automatisierungslösungen galt es, die eigenen Produktionsprozesse zu optimieren und dem steigenden Kostendruck entgegenzuwirken. Aus gutem Grund: Die Verlagerung der Fertigung ins Ausland war und ist für LANG Technik keine Option.

Die Automatisierung zeigte schnell positive Wirkung: Das Unternehmen wuchs. War bis dato das Rüsten der Werkzeugmaschinen manuell durch die Maschinenbediener erfolgt, wurde es jetzt durch ein automatisiertes Be- und Entladen der Fräsmaschine realisiert. In Folge steigerte sich nicht nur der Output. Die Maschinenbediener konnte entstehende Zeitfenster für andere Tätigkeiten nutzen – der Arbeitsalltag wurde variabler gestaltbar.

Über das tägliche Arbeiten mit den Werkzeugmaschinen-Automationen testeten die Verantwortlichen die Anwendungen auf Herz und Nieren und sicherten eine kontinuierliche (Weiter-)Entwicklung praxisnaher Automationslösungen.

Produktiver durch automatisierte Fertigung

Inzwischen zählen automatisierte Fertigungsprozesse bei LANG Technik mit einer Quote von 95 % zum Standard. (Siehe auch Pressebericht: Investition in die Zukunft). Gearbeitet wird bei LANG im automatisierten Einschichtbetrieb, was dem Maschinenbediener mehr Variabilität sichert und ihn von eintönigen Rüstvorgängen oder Ein-/Auswechseln der Spannsysteme entlastet. Entstehende Zeitfenster werden für nachgelagerte Prozesse wie etwa die Qualitätskontrolle genutzt oder für die Vorbereitung der nächsten Aufträge. In den Abend- und Nachtstunden erfolgt hingegen die mannlose Fertigung. Über 24 Stunden ergibt sich so eine optimale Ausnutzung aller Maschinenkapazitäten.

Der Zugewinn an Maschinenstunden durch eine Werkzeugmaschinen-Automation steigert von daher nicht nur den Output, sondern eliminiert zudem die oft relativ unproduktiven Spät- oder Nachtschichten. Weiteres Plus: Nachtstrom ist günstiger.

Ganze Serien lassen sich mithilfe einer automatisierten CNC-Maschine zumindest in der ersten Aufspannung bearbeiten – mit dem passenden Spannsystem oft sogar komplett in einer Aufspannung. Zeitkritische Aufträge lassen sich flexibler und einfacher ausführen.

Über die Verkürzung der Fertigungs- und Lieferzeiten ist nicht zuletzt der zufriedene Kunde dankbar.

Der geringere Maschinenstundensatz und die gesteigerte Produktivität machen Teile bei gleichbleibender Qualität günstiger. Der erzielte Kostenvorteil in Kombination mit gleichbleibend hohen Qualitätsstandard zahlt in die Wettbewerbsfähigkeit solcher Unternehmen ein.