Reine Formsache

Werkzeuge für die Automobilindustrie

Hätten Sie eine Tradition im Werkzeug- und Großwerkzeugbau für den Automobilbau im Erzgebirge vermutet? Bereits 1898 legte ein großer Werkzeugbauer hier seinen Grundstein. Der Vorgänger des legendären VW-Käfers wurde hier in Form gebracht und die Großwerkzeuge von Friedrich Volk - jetzt wissen Sie endlich warum der Käfer hier „Volk& pos;s Wagen“ statt Volkswagen genannt wird - sorgten schon damals für „Qualität im Pressentakt“.

24. September 2003

Die Mode ändert sich auch beim Automobilbau in immer kürzeren Zeitintervallen. Damit stehen den internationalen Automobilbauern immer kürzere Entwicklungszeiten zur Verfügung. Das trifft selbstredend auch deren Zulieferer, wie etwa den Werkzeugbauern. Sie müssen in immer kürzeren Zeiträumen auch komplizierten Preß- und IHU-Bauteilen aus Aluminium, Stahl oder hochfesten Stählen Gestalt geben und dabei höchsten Qualitätsmaßstäben genügen.

Know-how vom Feinsten

Ein Hersteller solcher hochwertigen und großteiligen Schneid- und Umformwerkzeuge ist der Kuka Werkzeugbau Schwarzenberg, kurz KWS, im sächsischen Schwarzenberg. Das Unternehmen mit seiner bewegten über 100jährigen Geschichte fertigt hier auch die Werkzeuge für die „Königsteile“ der internationalen Automobilindustrie, wie etwa für die Seitenwand des 7er-BMWs aus hochfestem Stahl. Wer die Spezialisten von KWS bei der Arbeit in den großen Hallen sieht, der spürt wie sehr sich die Werkzeugbauer mit ihren Aufgaben identifizieren. Sicher läßt sich vieles im Vorfeld simulieren, doch den letzten Schliff verleihen den Werkzeugen noch immer die erfahrenen Facharbeiter. Hier an den beiden Tuschierpressen von Schuler-Hydrap, den mechanischen Tryout-Pressen von Erfurt, den beiden hydraulischen Schuler-Tryout-Pressen oder der Tryout-Pressenstraße von Müller-Weingarten - wohl einer der größten, wenn nicht die größte Tryout-Pressenstraße eines Werkzeugherstellers - zeigt sich das Können und die Zusammenarbeit der gesamten Mannschaft, vom Konstrukteur über die Modellbauer bis zum Werkzeugmacher.

Nach außen hin dokumentieren die TÜV-Zertifikate nach DIN EN ISO 9001 und VDA 64, daß bei KWS die Qualität groß geschrieben wird. Doch neben den heute schon obligatorischen Qualitätssiegeln können die Schwarzenberger Werkzeugbauer noch ein ganz anderes Gütemerkmal vorweisen, die Referenzliste der renommierten Kunden im In- und Ausland. Hier sind beispielsweise ausnahmslos alle deutschen Automobilbauer und zahlreiche ausländische Automobilbauer zu finden.

Der Fachmann im Mittelpunkt

Der Leiter der Konstruktion und Entwicklung IHU, Dipl.-Ing. Frank Schieck verweist während des Betriebsrundganges auf zahlreiche Details. Angefangen von der Projektierung mit den zahlreichen Ingenieuren, in der Konstruktion, der Software-Entwicklung et cetera, wo die KWS-Werkzeuge das erste Mal auf den Bildschirmen der Entwickler erscheinen. „Hier arbeiten wir mit dem Catia-3D-Konstruktionsprogramm. Die Simulation kann mit den Programmen Autoform oder PAM-Stamp erfolgen“, erklärt der Konstruktionsleiter. Von den virtuellen Werkzeugen geht es dann zum eigenen Prüf- und Meßmittelbau, der die 100prozentige Tochter der Kuka-Schweißanlagen GmbH in Augsburg bei der Qualitätssicherung unterstützt.

Auch der eigene Modellbau für die Gußformen, wo hochspezialisierte Mitarbeiter neben den ihnen zur Verfügung stehenden elektronischen Hilfsmitteln - die beispielsweise die Visualisierung der Modelle in 3D ermöglichen - auch ihre eigene Kreativität und Erfahrung einsetzen, zeigt, daß der Mensch hier im Mittelpunkt steht. Die eigene Lehrwerkstatt beweist, daß man bei KWS langfristig denkt und den Nachwuchs fördert. Derzeit bilden die Schwarzenberger etwa 90 Lehrlinge aus, eine hohe Ausbildungsquote bei knapp 680 Mitarbeitern. Ein Aushang am schwarzen Brett verriet, daß das Unternehmen auch auf die Erfahrung derer setzen kann, die das 50-, 40- oder 25jährige Firmenjubiläum feiern können. Einer derer, der in diesem Jahr sein 50jähriges Firmenjubiläum feiern kann ist übrigens der Vorsitzende der Geschäftsleitung von KWS, Dr.-Ing. Bernd Zöphel, der schon selbst in seinem Unternehmen als Werkzeugbauer gearbeitet hat.

Modernste NC-Maschinen, wie Fünf-Achsen-Bearbeitungszentren oder Highspeed-Fräsmaschinen, gestatten die Anwendung neuester Zerspanungstechnologien in der mechanischen Abteilung. Die Maschinenbediener sind gleichzeitig auch CAD/CAM-Bearbeiter, da ein erheblicher Teil der NC-Programme für die Formbearbeitung der Werkzeuge direkt in der Werkstatt an sogenannten WOP-Arbeitsplätzen („Werkstatt-orientierte Programmierung“) erzeugt wird. Auch die Entwickelung und Fertigung von Mechanisierungseinrichtungen zu den Werkzeugen wird von den KWS-Fachleuten erledigt, denn zu jedem Werkzeug gehört neben den Prüf- und Meßeinrichtungen aus eigenem Hause selbstverständlich auch die Mechanisierungseinrichtungen, die für einen sicheren Teiletransport sorgen. Die Qualitätssicherung arbeitet mit modernsten Meßmaschinen und den eigenen Prüf- und Meßeinrichtungen.

Das KWS in Zusammenarbeit mit der Muttergesellschaft in Augsburg seinen Kunden das komplette Programm der Umformtechnik liefern kann, liegt nicht zuletzt am IHU-Zentrum. Hier ist Frank Schieck zu Hause. Der Leiter der Konstruktion und Entwicklung IHU ist einer der Pioniere bei KWS, die sich mit diesem Verfahren intensiv auseinandergesetzt haben. Inzwischen hat das Unternehmen in diesem Bereich zahlreiche Entwicklungsergebnisse zum europäischen Patent eingereicht.

Innenhochdruckumformen, ein Thema bei KWS

Seit knapp zwei Jahren kann die IHU-Abteilung, die in etwa fünf Prozent des Gesamtumsatzes erwirtschaftet, mit der eigenen 80.000-kN-IHU-Presse des schwedischen Herstellers AP&T, Lagan, arbeiten. (BBR berichtete in Heft 5/6 2001) „Diese IHU-Presse ist sicher einzigartig“, erklärt Frank Schieck, „denn der modulare Aufbau der Presse erlaubt es uns die beiden Module wie einzelne Pressen zu fahren oder gekoppelt eine Gesamttischfläche von 5.100 x 3.000 mm für die Erprobung großer IHU-Werkzeuge zur Verfügung zu haben.“ Er zeigte sich sehr zufrieden mit der absolut termingerechten Lieferung und Inbetriebnahme der Presse und der Zusammenarbeit mit den AP&T-Leuten. Mit Hilfe dieser Presse kann KWS die gesamte Erprobung der IHU-Werkzeuge nun im eigenen Hause durchführen.

„Flüssiger“ Werkzeugbau

„Früher haben wir auch bei den IHU-Werkzeugen auf einen Gußgrundkörper aufgebaut, so wie es im konventionellen Werkzeugbau üblich ist. Inzwischen gehen wir aber einen anderen Weg, denn aufgrund der hohen Kräfte im Werkzeug haben wir uns für die Herstellung aus einem Stahlblock entschieden“, erläutert Frank Schieck. Zwar bedeutet dies einen erheblich höheren Aufwand an mechanischer Bearbeitung - die Zerspanungsleistung liegt hier bei etwa 90 Prozent, währenddessen sie bei „Gußwerkzeugen“ mit etwa 10 Prozent angesetzt wird -, doch die Erfahrung lehrt, das sich der Aufwand rechnet.

Wenn man die Entwicklungszyklen bei der Innenhochdruckumformung betrachtet, zeigt sich im Gegensatz zu den konventionellen Umformwerkzeugen ein ganz anderes Verhältnis: „Hier erreichen wir Durchlaufzeiten von der Projektierung bis zum Serienwerkzeug von vier bis fünf Monaten, während sie bei konventionellen Werkzeugen etwa 15 Monate beträgt“, erklärt der Konstruktions und Entwicklungsleiter IHU. „Wir haben sogar IHU-Prototypen in sechs bis acht Wochen realisiert“, so Frank Schieck weiter.

Bei KWS ist man auch für die Konstruktion großer IHU-Karosseriebauteile gut gerüstet. So sind auch Bauteile mit über 5.000 mm abgewickelter Länge mit vertretbarem Aufwand herstellbar. „Die Größenbegrenzung stellt für die Werkzeuge eher die Presse dar“, erklärt Franck Schieck. Die kurzen Durchlaufzeiten der technisch ausgereiften Werkzeuge werden durch die standardisierten Konstruktionsprinzipien und Baugruppen ermöglicht. So erfolgt die Methodenplanung und Umformsimulation beispielsweise mit den Programmen „Autoform“, PAM-Stamp und Catia (Flächenfunktion). Durch den Einsatz der FEM-Simulationsprogramme in der Konstruktion können langlebige und belastungsgerechte Werkzeuglösungen realisiert werden. „Sicher können wir durch die Simulation ein Werkzeug heute schon zu etwa 90 Prozent definieren“, so der Konstruktionsleiter, „doch ohne das Know-how der Mitarbeiter wäre unser hoher Qualitätsstandard sicher nicht vorstellbar.“

Gezielt zur Höchstform

Die IHU-Prozeßkette, eine durchgängige Nutzung von CAD und die papierarme Fertigung, zeigen auf welch organisatorisch hohem Niveau bei KWS ein Werkzeug entsteht. Viele Ideen, wie etwa die Doppel-IHU-Werkzeuge mit einer gemeinsamen Grund- und Kopfplatte und zwei Einzelwerkzeugen - die auch getrennt voneinander betrieben werden können -, sorgen beispielsweise nicht nur für eine Minimierung der Querkräfte, sondern auch für eine erhöhte Produktivität. Kunden, wie etwa Tower Automotive nutzen die KWS-Technik in ihrer Automobilteileproduktion. Große Rahmenteile aus Aluminium fertigen die KWS-Werkzeuge für Volvo. Ein solches Rahmenteil stellte AP&T in Lagan, Schweden, anläßlich der Inbetriebnahme seiner 100.000 KN-IHU-Presse vor (BBR 5/6 2001). Von einer IHU-Euphorie ist sicher keine Rede doch sind zahlreiche Bauteile, wie etwa Fahrwerkskomponenten, für diese Technologie prädestiniert. „IHU-Werkzeuge machen bei uns in etwa fünf Prozent des Umsatzes aus“, erklärt Frank Schieck. Die Tendenz ist sicher auch weiter steigend.

Eine Aufgabe der KWS-Spezialisten besteht darin, das geeignete Verfahren gemeinsam mit dem Kunden zu bestimmen. Hier kann das Unternehmen von seinem Know-how sowohl im konventionellen Werkzeugbau, als auch im Bereich des Innenhochdruck-Umformens profitieren und folgerichtig auch der Kunde.

Erschienen in Ausgabe: 08/2003