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WB Werkstatt + Betrieb 11/2008

Produktivität 2.0

Komplettbearbeitung als Schlüssel zum Erfolg

Komplettbearbeitung ist in der Welt der Fertigungstechnik ein viel diskutiertes Thema. Auch wenn bei den verschiedenen Interessensgruppen im Bereich der automobilen Serienfertigung unterschiedliche Auffassungen dazu bestehen, über das Hauptziel ist man sich einig: Verkürzung der Rüst- und Bearbeitungszeiten sowie Erhöhung der Fertigungsqualität -kurzum: "Produktivität 2.0"

Die Motivation für die unter dem Begriff ›Komplettbearbeitung‹ zusammengefassten Ansätze und Strategien lässt sich fokussieren auf das Ziel einer hochproduktiven, prozesssicheren Fertigung komplexer Bauteile mit sehr anspruchsvollen Qualitätsanforderungen. Dabei sollen alle Bearbeitungsschritte eines Bauteils in möglichst wenigen Aufspannungen mit wenigen Werkzeugen und in kompakter Anordnung erfolgen. Der Druck zur Rationalisierung der Fertigungsprozesse ist insbesondere für Automobilzulieferer sehr hoch. Werkzeughersteller, Anwender und auch Maschinenhersteller versuchen, die in ihrem Einflussbereich liegenden Anteile der Fertigung weiter zu rationalisieren.


Für die Fertigungsprozesse der Automobilzulieferindustrie werden häufig sechs Prozent Ratiopotenzial pro Jahr gefordert. Wesentlichen Anteil an dieser Rationalisierung hat dabei die Steigerung des Automatisierungsgrades. Ein wichtiges Ziel ist es, nahezu die komplette Prozesskette zur Herstellung eines Produktes unterbrechungsfrei und ohne Liegezeiten sowie mit geringstmöglichem Anteil an manuellen Tätigkeiten zu gestalten. Denn die Steigerung des Automatisierungsgrades und die Verringerung der Umrüstzeiten ermöglichen auch in Hochlohnländern eine wirtschaftliche Fertigung.

Für die Großzahl von Produkten in der Großserienfertigung lassen sich, wie in Bild 1 exemplarisch dargestellt, die zum Einsatz kommenden Fertigungstechnologien in zeitlicher Abfolge darstellen. Um Synergien zwischen den Technologien zu realisieren, ist ein tiefergehendes Prozessverständnis erforderlich. Die Grenzen der einzelnen Fertigungstechnologien müssen bekannt sein, um bei Innovationen in Einzelbereichen die Effekte für die gesamte Prozesskette frühzeitig vorauszusehen.

Bild 1: Synergien in der Komplettbearbeitung (PTW)

Die Hauptansatzpunkte bei der Komplettbearbeitung sind die Rüst- und Bearbeitungszeit und die Fertigungsgenauigkeit. Der Trend zur Funktionsintegration auf Bauteilebene und damit die Zunahme der Bauteilkomplexität führt zu weniger Einzelteilen, die aber immer schwieriger zu fertigen sind.Um die Bauteilqualität dieser zunehmend komplexeren Bauteile bei der Vielzahl von Bearbeitungsoperationen gewährleisten zu können,wird die Zahl der Umspannvorgänge immer weiter reduziert. Dies führt zur Zusammenfassung mehrerer Bearbeitungen und Technologien auf einer Maschine, die zuvor auf mehrere Maschinen aufgeteilt waren. In einer Maschine werden dann wiederum mehrere Bearbeitungen in ein Kombinationswerkzeug zusammengefasst. Mit dieser Strategie kann nicht nur die Bauteilqualität gesteigert, sondern auch die Rüst- und die Nebenzeiten reduziert werden. Bei dem häufig ungünstigen Verhältnis von Haupt- zu Nebenzeiten setzt die Komplettbearbeitung mit ihrem Fokus auf der Reduzierung von Nebenzeiten an einer wichtigen Stellschraube zur Produktivitätsverbesserung an.

Gleichzeitig kann die Hauptzeit zum Beispiel durch das simultane Bearbeiten an mehreren Eingriffspositionen verkürzt werden. Diese Vorgehensweise realisieren die Maschinenhersteller durch Mehrachssimultanbearbeitung und die Werkzeughersteller durch den Einsatz von Sonderwerkzeugen. Bohrwerkzeuge mit bis zu sieben Stufen sind heute bereits Stand der Technik. Dabei bietet insbesondere die ganzheitliche Prozessoptimierung Möglichkeiten, in der Serienfertigung entscheidende Sekunden pro Bauteil zu gewinnen. Bild 2 zeigt einen Überblick über mögliche Strategien in der Komplettbearbeitung.

Bild 2: Strategien der Komplettbearbeitung (PTW)

Eine Definition der Komplettbearbeitung ist aus Sicht von Dr. Jürgen Fronius,Entwicklungsleiter der Firma Komet Precision Tools, die vollständige Bearbeitung eines Bauteils vom Rohteil bis zum fertigen Produkt. Dabei können verschiedenste Technologien zur Anwendung kommen. Für Dr. Wolfgang Horn, Chefentwickler bei MAG IAS, gehören auch periphere Aufgaben wie Handhaben, Entgraten, Reinigen und Waschen zur Komplettbearbeitung, jedoch sieht er die Qualitätsüberprüfung der Produkte nicht in diesem Bereich. Dr. Jürgen Walz, Geschäftsführer der Gildemeister Drehmaschinen GmbH, sieht den Begriff Komplettbearbeitung als Synonym für zwei wichtige Ziele: zum einen die Reduktion von Durchlaufzeiten und zum anderen die Erhöhung der Genauigkeit des Fertigungsprozesses. Dr. Jochen Kress,Mitglied der Geschäftsführung bei Mapal Präzisionswerkzeuge Dr. Kress KG, sieht den Begriff Komplettbearbeitung vor allem dort richtig verwendet,wo bei der Produktion eines Bauteils keine Liegezeiten entstehen.


Inhaltsverzeichnis

Autoren

Prof. Dr.-Ing. Eberhard Abele leitet das PTW der TU Darmstadt
info <AT> ptw.tu-darmstadt.de

Dipl.-Wirtsch.-Ing. Julien Hohenstein ist Oberingenieur am PTW
hohenstein <AT> ptw.tu-darmstadt.de

Dipl.-Ing. Mario Dewald ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am PTW
dewald <AT> ptw.tu-darmstadt.de

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