„Das wird Standard“

Die Schondelmaier Gmbh suchte für ihre Hydraulikpressen nach einer flexiblen Automationslösung, entschied sich für den FMB Unirobot und Automatisiert nach erfreulichen Erfahrungen damit nunmehr Presse für Presse.

22. November 2005

Kaltmassivumformen ist ein Wachstumsmarkt. Freilich: Ob sich das „Fließpressen bei Zimmertemperatur“ am Industriestandort D als Fertigungstechnologie erhält und somit Know-how und Arbeitsplätze auch noch folgenden Genera­tionen sicher ist, hängt mehr denn je von den aktuellen Stückkosten ab. Und diese Stückkosten sind hierzulande, zumindest wenn zum Beispiel Hydraulikpressen händisch be- und -entladen werden, nicht mehr so richtig weltmarktfähig. Ungeachtet dessen ist die (Schicht-)Arbeit an Pressen natürlich ein kräftezehrender Knochenjob - und nach heutigen arbeitsphysiologischen Maßstäben fast schon menschenunwürdig. Die Fließpressteile sind auch schon Mal 50 kg schwer und direkt nach dem Massivumformen oft auf bis zu 200 °C aufgeheizt. Hinzu kommen der monotone Arbeitstakt mit bis zu 5 Hüben/min sowie Schichtarbeit. Die Schondelmaier GmbH in Hornberg suchte für ihre Hydraulikpressen nach einer flexiblen Automationslösung, entschied sich (aus fünf Offerten) für den FMB Unirobot, automatisiert nach den erfreulichen Erfahrungen damit nunmehr Presse für Presse - und denkt bereits über die Automation der vorhandenen CNC-Zerspanungsmaschinen nach.

Kaltfließpressen, deutlich überlegen

Kaltfließpressen ist für eine Vielzahl von Formteilen aus Stahlwerkstoffen, wie C 15...C 45, 16MnCr5, 20MoCr4, X7Cr13 oder aus Aluminiumlegierungen, wie AlMgSi1, Al 99,5 ein ideales Fertigungsverfahren. Und es ist anderen Technologien, wie dem Zerspanen oder Schmieden manchmal sogar deutlich überlegen. Ganz allgemein spart Kaltfließpressen Kosten, es bietet gegenüber dem Zerspanen kürzere Produktionszeiten, es verbraucht weniger Energie als das Schmieden, die Werkzeugstandmengen und Aus­bringungsmengen sind hoch und die Werkstückqualität ist zumeist einbaufertig, wobei selbst die Ausformung komplizierter Konturen und das Einhalten recht enger Toleranzen machbar sind.

Problematisch ist hingegen, dass auch in dieser Fertigungsdisziplin Wettbewerber mit unsäglich günstigeren Rahmenbedingungen Preise in den Raum stellen, die von den Abnehmern kaltfließgepresster Teile - und das ist zu einem ganz wesentlichen Teil die Automobilindustrie - auch ihren Lieferanten aus deutschen Landen unter die Nase gehalten werden. Was tun?

Die Konsequenzen

Für Dr.-Ing. Joachim Schondelmaier, der das Unternehmen Schondelmaier in dritter Generation als allein verantwort­licher Geschäftsführer führt, »ist die konsequente Rationa­lisierung aller personalinten­siven Fertigungsprozesse, unsere einzige Chance, um sich im Wettbewerb langfristig behaupten zu können«. Was nicht heißt, dass es dem Presswerk schlecht ginge. Im Gegenteil. Schondelmaier fertigt mit 250 Mitarbeitern (davon 18 Auszubildende) rund 340 verschiedene Teile für gut 60 verschiedene Kunden, zumeist aus der Automobilindustrie. Die Referenzliste reicht von A, wie Autoliv, bis Z, wie ZF. Größter Umsatzträger mit 25 % Anteil und Losgrößen von jährlich bis zu 9 Millionen Teilen sind Airbag-Behälter. Freilich: In dem entsprechenden Fertigungsbereich Mehrstufenpressen sind die Abläufe durchoptimiert.

Ebenso wichtig ist aber auch eine gesunde Kalkulationsgrundlage für die kleinen und mittleren Serien. Hierfür hat Schondelmaier diverse hydraulische Pressen bis 3.000 t für Teile mit Gewichten von 100 g bis 50 kg, Durchmessern bis 250 mm und Längen bis 1.000 mm im Einsatz. Diese Pressen werden in vielen Betrieben zumeist händisch be- und entladen. Allein beim Blick auf die maximalen Gewichte und Größen der Teile braucht es keine Fantasie, um sich die körperliche Belastung für das Bedienpersonal vorstellen zu können. Das gilt um so mehr, als fünf Hübe in der Minute als normaler Arbeitstakt gelten und die fertig gepressten Teile beim Entladen (durch die eingefangene Umformenergie) durchaus 200 °C heiß sein können. Hinzu kommen die physio­logischen Auswirkungen des Schichtdienstes. Um zwei Pressen vernünftig betreiben zu können, braucht es sieben Leute. Dr.-Ing. Joachim Schondelmaier: „Solche Arbeiten mag ich alleine schon aus gesundheitlichen Aspekten niemandem mehr als Vollzeiterwerb anbieten.“

Aus der Tatsache, dass die Bediener an den Pressen in Summe täglich im Akkord Tonnagen wuchten, ergibt sich noch ein anderer Aspekt. Die Bediener achten vor allem darauf, dass sie ihre Stückzahl schaffen.

Da bleibt per se wenig Zeit, und manchmal fehlen dann auch wohl Konzentration oder schlicht auch die Motivation um auf die Qualität der Teile zu achten. So kann es dann passieren, dass Werkzeugverschleiß in Form einer verschlissenen Matrize oder eines defekten Stempels erst einmal nicht weiter auffällt.

So etwas ist für ein Unternehmen wie Schondelmaier, das seinen Umsatz zum Großteil mit der Automobilindustrie realisiert und seit Ende 2003 nach ISO TS 16949:2002 zertifiziert ist, ein Bruch mit dem eigenen Selbstverständnis.

Zur Automatisierung

In Konsequenz ging es 2004 auf die Suche nach einer Automationslösung für das Be- und Entladen der vorhandenen Hydraulikpressen. Als Benchmark für die angefragten Anbieter von entsprechend geeigneten Handlingeinrichtungen hatte man eine Dieffenbacher DTK 1250 mit 1.250 t Presskraft ausgeguckt. Erster Haken: der Zugang der Pressen von vorne sollte erhalten bleiben. Wobei die Pressen zudem recht dicht an der Hallenwand platziert sind. Zweites Handicap: Der Lei­ter Pressenhallen bei Schon­delmaier, Armin Grüttner, erwartete ein Teilemagazin, das zumindest so viel Laufautonomie erzeugt, dass »ein Bediener mehrere Maschinen betreuen kann, kurze Pausen mannlos überbrückt werden und der Bediener auch noch Zeit zum Beispiel für das Prüfen von Stichproben hat.«

Anforderung 3: Schondelmaier suchte einen Systemlieferanten, der „Roboter, Magazin, Aufnahmen, Greifer und die Anbindung an die Pressen-Steuerung gesamtverantwortlich konfiguriert und installiert“, wie Armin Grüttner ergänzt und noch darauf hinweist, dass „Kosten für das Gesamtpaket natürlich auch eine Rolle spielten“.

Lösung von FMB

Zum Schluss standen fünf Vergleichsangebote zur Wahl, wobei Arnd Sauter, respektive seine (Miyano, Kitamura und FMB vertretende) Trade Company aus dem »benachbarten« Gutach, mit dem FMB Unirobot den Zuschlag bekam. Ganz richtig: FMB! Die Faulbacher Maschinenbaugesellschaft ist bislang zwar vor allem als Hersteller von Stangenlademagazinen bekannt, allerdings offerieren die Faulbacher mit der Produktlinie FMB Unirobot bereits seit gut drei Jahren zudem ein ebenfalls sehr erfolgreiches universelles, modulares Roboter-Be- und Entladesystem für Werkzeugmaschinen. Heribert Gertung vom Vertrieb der FMB Maschinenbaugesellschaft mbH, Faulbach: »Die Anforderung, eine Presse zu automatisieren, war für uns auch neu. Aber wir haben mit Unirobot mittlerweile so viel Erfahrung in der Applikation, dass wir uns auch so etwas zutrauen.« Und mit einer Projektdauer von nur zwölf Wochen war auch »diese Kuh schnell vom Eis«. Im Dezember 2004 wurde installiert, und nach nur zwei Tagen lief das System. Und zwar »ohne nennenswerte Probleme«, wie Arnd Sauter zufrieden feststellt.

Basis der FMB Automationslösung ist ein hinter der Presse angeordneter Roboter. Der von einer Drahttür und gegenüber liegend durch das Palettenmagazin arbeitssicher begrenzte Aktionsraum ist zwar recht beengt - aber mit seinen sechs Achsen hat der Knickarm genug Freiheitsgrade für kolli­sionsfreie Bewegungsbahnen. Auf den ersten Blick wirkt der von FMB selbst zugekaufte Arbeitsknecht reichlich überdimensioniert, und in der Tat hat er eine Tragkraft von gut 165 kg. Warum FMB so einen Boliden wählte, erklärt Heribert Gertung mit der Notwendigkeit, dass man für den Griff in das geforderte Rohteilmagazin einen Roboter mit großer Reich­weite benötigt. Und je weiter der Aktionsradius ist - in diesem Fall sind es 2,35 m -, desto tragkräftiger werden die Roboter üblicherweise von Haus aus. Außerdem, betont Gertung, sei der „Preisunterschied zu einem Roboter der 120 kg-Klasse nicht so gravierend.“

Die Dieffenbacher kann bis zu 50 kg schwere Werkstücke pressen. Bei Einsatz eines Wechselgreifers muss der Roboter ergo 100 kg plus das Gewicht des Greifers stemmen, und die Teile vor allem wiederholgenau positionieren. Denn genau daraus ergibt sich nach Aussage von Arnd Sauter ein ganz wesentlicher Vorteil gegenüber der händischen Be- und Entladung: „Der Roboter erledigt das Einlegen der Rohteile und die Entnahme des Fertigteils in einem konstanten Takt. Außerdem vergisst er nicht das Ausblasen und Coaten.“

Daraus resultieren konstante Temperaturen im Werkzeug, was die Standzeit der Tools signifikant erhöht. Armin Grüttner: „Mit Roboter halten die Matrizen bis zu 78.000 Teile, bei Handbeladung halten die Werkzeuge zum Teil nicht einmal halb so lange.“ Durch den gleichmäßigen Arbeitstakt und die Tatsache, dass das Teilemagazin Pausen überbrücken hilft, erhöht sich - je nach Teil - zudem die Ausbringungsmenge. Bei einem Teil waren es rund 35 % mehr.

Konstante Qualität

Mittlerweile laufen rund 20 verschiedene Artikel auf der ersten mit FMB Unirobot automatisierten Dieffenbacher. Ziel ist es, die vorhandenen Anlagen auf 100 der insgesamt 340 verschiedenen Kaltmassiv­umformteile einzufahren. Das dauert zwar seine Zeit, aber im Mai wurde bereits eine weitere Presse mit einem Unirobot verheiratet. Bei bis zu acht vorhandenen Hydraulikpressen könnte sich die nachträgliche Automation lohnen. Joachim Schondelmaier: „Das wird Standard. Die bisherigen Investitionen amortisieren sich voraussichtlich innerhalb eines Jahres. Und wir denken bereits konkret darüber nach, auch noch unsere CNC-Maschinen für die spanende Bearbeitung mit Robotern zu automatisieren. Unser Ziel ist nicht die Substitution von Arbeitsplätzen durch Roboter, sondern ganz klar die wirtschaftliche Sicherung unseres Unternehmens und des Standortes. Wenn eine Arbeit von einem Roboter übernommen wird, gibt es für die betroffenen Mitarbeiter normalerweise andere anspruchsvollere Aufgaben, wie etwa die Qualitätssicherung. Wichtig ist natürlich die Bereitschaft aller Mitarbeiter, neue Aufgaben anzunehmen und zu lernen. Um auch künftig im globalen Standortwettbewerb bestehen zu können, müssen wir nicht nur durch Qualität und Liefertreue überzeugen; wir müssen auch unsere Stückkosten im Griff haben. Automation hilft uns dabei.“

Klaus Hennecke

Erschienen in Ausgabe: 11/2005