Intelligente Zellenkultur

Für einen Zusatzauftrag von täglich 1.500 Einheiten einer Rücksitzlehne hat TWB in Hagen sich eine besondere Fertigungsinsel ausgedacht. Glich zwei Cosyflex-Duobuckelschweisspressen spielen hier eine zentrale Rolle.

08. Juni 2007

»Wir verändern Metall«, so der Slogan des Blechverarbeiters und Automobilzulieferers TWB, der auch in seiner Zentrale in Hagen ein Presswerk unterhält. Hier stehen nicht nur Pressen für die Blechumformung, der Automobilzulieferer ist auch ein Spezialist in Sachen Fertigungstechnik und Logistik, zum Beispiel wenn es um die Schweißtechnik geht, denn in Hagen werden auch komplette Bauteile hergestellt. Ein Beispiel ist die jüngste schweißtechnische Fertigungslösung im Presswerk, denn neben den 4.500 Einheiten 2/3- 1/3-Rücksitzlehne für den Golf V, galt es plötzlich (aufgrund der anziehenden Nachfrage nach diesem Automodell von VW) 1.500 zusätzliche Einheiten pro Tag zu produzieren. Dies war mit der bestehenden Anlage nicht mehr möglich.

Ausgekügelte Fertigung

»Wir benötigten kurzfristig eine Lösung, die täglich zuverlässig in drei Arbeitsschichten 1.500 Einheiten herstellen kann. Zudem sollte die Anlage so flexibel sein, dass wir sie nach Auslauf dieses Produktionsauftrages anderweitig weiter nutzen können sollten«, erklärt Stefan Karthausen, bei TWB in Hagen zuständig für die Beschaffung der Schweißtechnik, und er verschweigt auch nicht, dass man sich bei TWB bereits im Anfangsstadium einer jeden Fertigungslösung aktiv einbringt. »Dazu stellt man bei TWB immer ein Team aus vier bis fünf Spezialisten unterschiedlichster Fachbereiche zusammen, die gemeinsam eine Fertigungslösung erarbeiten, wo auch die Themen Qualität und Prozesssicherheit direkt mit eingebunden werden«, so Karthausen - bei jedem TWB-Projekt.

Unter Hochdruck setzte sich das TWB-Team zusammen und entwickelte eine Fertigungslösung, die sozusagen einen Bypass zur bestehenden Schweißlinie darstellt und hochflexibel alle möglichen Varianten an Rücksitzlehnen fertigen können muss. »Unser Konzept sieht vier autarke Schweißzellen vor. Dazu zählen eine Rahmenschweißanlage für die beiden Grundrahmen, zwei Widerstandsschweißzellen zum Verheiraten von Grundrahmen und Rücksitzlehnenblech, sowie eine MAG/CMT-Schweißzelle zum Anbringen von Schlossbolzen, Gurtführungen und Gelenkschlössern«, erläutert Karthausen die Gesamtanlage zum Schweißen der Golf- V-Rücksitzlehnen.

Flexibles Konzept

Der Clou des Konzeptes ist, das alle vier Schweißzellen schnellstens anders zusammengestellt werden können, ergo transportabel sind. »Wenn wir den Auftrag abgearbeitet haben, können wir die einzelnen, autarken Schweißzellen anderweitig weiter nutzen«, so Karthausen zum flexiblen Fertigungskonzept. Die Rahmen mit Kopfstützhalter werden in einer Schweißzelle von der Firma Cosytronic widerstandsgeschweißt, gehen dann über Transportbänder zu den beiden Cosyflex-Servo-Buckelschweißzellen von Cosytronic, wo sie mit dem Rücksitzlehnenblech verheiratet werden.

Von dort geht’s weiter über Transportbänder zur Schweißzelle der Firma Von der Bank aus Hilden zum MAG- und CMT-Schweißen (Fronius) der Kleinteile. Nach dem Durchlauf der vier Schweißzellen sind die Rücksitzlehnen bereit für die Lackieranlage und zum Versand. Sechs Mitarbeiter übernehmen pro Schicht das Einlegen der Bauteile in alle vier Anlagen und deren Entnahme. Zur Qualitätskontrolle gibt es einmal pro Schicht eine Ausknöpfprobe, in der man die Haltbarkeit der Schweißpunkte überprüft, sowie einmal wöchentlich die Schliffbilderstellung. Dazu wird immer eine gesamte Rücksitzlehne (1/3 und 2/3) zur Prüfung herangezogen. »Wir sind mit diesem Konzept weit über den Qualitätsvorgaben geblieben. Den vorgegebenen Dauerklappversuch überstanden unsere Baugruppen ohne Ermüdungserscheinungen «, freut sich Stefan Karthausen.

Zwei mal Cosyflex

Da das Buckelschweißen von Haus aus etwas »delikat« ist, was den Nachweis der sicheren Schweißung, Buckel für Buckel ermöglicht und man bei TWB seit Jahren positive Erfahrungen mit den Servoschweißzangen von Cosytronic gemacht hatte, lag es eigentlich nahe, dass auch die Buckelschweißzellen wieder in Wissen geordert werden würden. »Dem ist nicht so«, stellt Stefan Karthausen klar: »Wir haben ein Lastenheft erstellt und den Auftrag ausgeschrieben. Allerdings hat nur Cosytronic alle Auflagen erfüllen können, vom engen Terminfenster bis zu Qualitätsgarantien.«

Übrig blieb also das völlig neue Produktionskonzept von Cosytronic. »Unser Konzept erforderte Mut von beiden Seiten«, so Cosytronic-Geschäftsführer Heribert Heinz: »Unsere Idee von einer kompakten, transportablen Schweißzelle mit zwei servomotorisch angetriebenen Buckelschweißpressen und einem Kuka-Roboter, der Blech und Rahmen von der manuell bestückten Einlegestation entnimmt, unter die jeweiligen Schweißelektroden hält und die fertige Einheit in eine Ablagestation legt, war ja auch für uns ganz neu.«

Dennoch kam Cosytronic zugute, dass man bei TWB ja grundsätzlich gute Erfahrung mit der Servo-Widerstandsschweißtechnik und ihrer Zuverlässigkeit gesammelt hatte, und sich so nicht auf ein unkalkulierbares Wagnis einließ. Zudem sprachen Lieferzeit, Qualität und Kosten für die Cosytronic-Lösung. Anfang August 2006 erging nach der Absprache mit der TWB-Geschäftsführung der Auftrag an Cosytronic, zwei »Cosyflex«- DUO-Schweißzellen und eine Schweißzelle zur Herstellung der Grundrahmen zu liefern. Bereits Anfang Dezember wurden die Anlagen geliefert und das Personal eingewiesen. Nach strengen Produktionstests gingen die COSY-Schweißzellen Mitte Januar dann in die Serienfertigung - dreischichtig. Ein Besonderheit hat sich bereits herauskristallisiert: »Die Verfügbarkeit hatten wir mit 85 Prozent festgelegt. Schon heute können wir sagen, dass sie bei über 90 Prozent liegt«, freut sich Stefan Karthausen.

Außerdem ist die Schweißqualität noch besser als gefordert. »Unsere Erwartungen wurden sozusagen übererfüllt«, so der Verantwortliche des Bereichs. Um den sicheren Betrieb der Anlagen zu gewährleisten, muss auch die Steuerung übersichtlich sein. So verfügt die Steuerung der Cosytronic-Cosyflex-Anlage über ein übersichtliches Menü und erlaubt zudem, wenn nötig, die rasche Fehlerdedektierung: »Bei einem Fehler wird der Bediener über das Menü bis zum Störbauteil geführt«, so Heribert Heinz: »Dazu haben wir zu jedem Bauteil Digitalfotos oder CAD-Bilder hinterlegt und dies im Kontext zur Gesamtanlage. So kann der Bediener schnell das jeweilige gestörte Bauteil entdecken, gangbar machen oder notfalls schnell austauschen. «

Noch der erste Elektrodensatz

Neben den beiden Servo-Buckelschweißpressen mit 500 Millimetern Auslegung und je vier Tonnen Maximalpresskraft ist auch der Handling-Roboter von Kuka (mit 150 kg Maximaltragkraft) in die Steuerung eingebunden. Übrigens, der Schaltschrank der Servoschweißpresse und der Fertigungszelle ist im äußerst steifen C-Rahmen integriert. Damit entfällt der Platz für einen extra Schaltschrank im Umfeld der Schweißzelle. Eine Besonderheit der Cosyflex-Anlage ist, dass der Roboter die Bauteile jeweils unter den richtigen Elektrodensatz der beiden Buckelschweißpressen hält und nach dem Verschweißen dreht, bis alle vier Seiten eines Rahmens mit dem Rücksitzlehnenblech verschweißt sind - im Gegensatz zu herkömmlichen Anlagen, wo das Werkzeug zum Bauteil bewegt wird. Pro Hub können in der Cosyflex-Anlage bis zu 54 Buckel in einem Hub sicher verschweißt werden!

Die Führung der Bauteile in der Anlage erfolgt sehr präzise. Ein Indikator für die Präzision des Arbeitsprozesses Buckelschweißen ist der Umstand, dass von Produktionsbeginn bis Mitte April noch immer mit dem ersten Elektrodensatz gearbeitet wird.

»Wir haben die Elektroden bisher noch nicht einmal nacharbeiten müssen«, ist selbst Stefan Karthausen überrascht: »Unserer zweiter Elektrodensatz beginnt bereits zu verstauben. « Und noch immer arbeiten die ersten Elektroden einwandfrei. Wann sie zumindest nachzuarbeiten sind, muss die Zeit noch zeigen. Ein Grund für diese extremen Elektrodenstandzeiten (gerechnet wurde mit einem Monat im Dreischichtbetrieb bis zur Nacharbeitung, Stand 23.4. waren es immerhin schon über drei Monate) liegt sicher in den Servoantrieben begründet: »Mit unseren servomotorisch angetriebenen Buckelschweißpressen müssen wir die Schweißelektroden nicht mit voller Kraft und höchsten Strömen zusammenfahren lassen, um eine sichere Schweißung zu gewährleisten. Durch den Servoantrieb sind wir in der Lage zielgerichtet ohne Prellschlag schnell zu schließen, den exakten Druckpunkt zu finden, um dann mit synchronisiertem Kraft-/Stromanstieg die Widerstandsschweißung durchzuführen. Der Kontakt jedes einzelnen Buckelschweißpunktes ist so sicher gegeben «, erklärt Heribert Heinz das »Phänomen«, das zudem sehr energiesparend ist.

Qualität verbindet

Um die Qualität jeder Schweißung bereits im Arbeitsprozess sicherzustellen, verlässt sich TWB auf die Technik von Harms und Wende. »Wir haben bewusst auf diese Qualitäts- Schweißsysteme gesetzt, da wir uns von deren Zuverlässigkeit bereits vielfach überzeugen konnten«, erklärt Karthausen. Der Mix an Komponenten für jede Anlage zeigt, dass sich das TWB-Team bei der Projektierung mit jedem Detail befasst hat. »Was gut funktioniert, muss schließlich nicht durch andere Komponenten ersetzt werden, die wir bisher keiner eingehenden Prüfung unterziehen konnten«, erklärt Karthausen.

Sicherheit und Qualität stehen trotz der Wahl eines völlig neuen Anlagenkonzeptes an oberster Stelle. Und natürlich die Flexibilität: »Jede Komponente unserer Gesamtanlage muss einfach zu transportieren sein. So können wir bei der Cosyflex-Schweißzelle einfach mit den Gabeln des Gabelstaplers in die Aussparungen des Rahmens fahren und die gesamte Anlage an einem anderen Platz der Halle aufstellen. Alle Versorgungsleitungen sind einfache Steckkontakte und können schnell gelöst und verbunden werden«, so Stefan Karthausen zum flexiblen Fertigungskonzept. Das ist deshalb bei TWB so entscheidend, weil bei einer Fertigung eines völlig anderen Bauteiles in diesen autarken Schweißzellen eben auch die Logistik, von der reibungslosen Zuführung der Komponenten bis zur Entnahme des fertigen Bauteiles oder der Baugruppe, immer optimal laufen muss - »intelligente Zellenkultur« eben.

Background

Das TWB Presswerk, Hagen

Gründung _ 1977

Geschäftsführung _ Jörg P. Blecher/Jan Martin Dee

Mitarbeiter _ (604 in Hage, 850 weltweit)

Produkte _ Automobilkomponenten aus Metall sowie Bauteile für die Bauindustrie

Werke _ Presswerk Hagen + Bad Honnef, Pressfahrzeugtechnik Artern + Sao Paulo, Brasilien

Erschienen in Ausgabe: 04/2007