Im Laufe der Jahre haben sich die Vorgaben für die Produktion immer wieder verändert: Galt vor einigen Jahren noch die Serienproduktion von großen Stückzahlen als Maß aller Dinge, so ging es in den vergangenen Jahren zunehmend darum, die Stückzahl 1 wirtschaftlich zu fertigen. Das Produktionsumfeld, das sich in der Regel zwischen diesen beiden Extremen befindet, wird allerdings zu wenig betrachtet. Dabei liegt hier für sehr viele Produktionsunternehmen eine interessante Marktposition.

Schnelligkeit zählt bei mittelgroßen Serien

Mittelgroße Serien sind Stückzahlen zwischen 50 und 1.000 Stück. Diese können weder in einer Fertigung, die auf Großserien größer 10.000 optimiert ist, noch in Unternehmen, die auf Losgröße 1 spezialisiert sind, wirtschaftlich hergestellt werden.

Allerdings ergeben sich auch in diesen Bereichen kontinuierliche Veränderungen. Gerade die Anforderungen an Flexibilität und Geschwindigkeit werden immer höher. Dabei bedeutet Flexibilität nicht einmal, dass sich das Produktspektrum häufig ändert, sondern es geht hauptsächlich um stark schwankende Losgrößen, die sich weder mit detaillierten Vorhersagen, noch einer normalen Produktionsplanung erfassen lassen. Hier zeigt sich die Meisterklasse der Produktion: mittelgroße Serien flexibel in wenigen Wochen komplett herzustellen.

Lokale Hersteller leben von ihrer Schnelligkeit

Gerade dieses Können führt zu der Chance, sich vom Wettbewerb abzusetzen. Der lokale Hersteller kann durch seine Schnelligkeit und die Fähigkeit, flexibel zu reagieren, viele Vorteile generieren, um so am Ende den Zuschlag für den Auftrag erhalten.

Metallbau Nick arbeitet seit Jahren erfolgreich nach dieser Maxime und hat seine Strategien dazu kontinuierlich verbessert. Ob laserbearbeitete Metallteile, Schweißbaugruppen oder Pulverbeschichtung – im Laufe unserer Entwicklung hat der Hersteller eine hohe Fertigungstiefe erreicht. »Kunden aus unterschiedlichsten Branchen erhalten bei uns alles zeitnah aus einer Hand«, erklärt Dr. Markus Stanik.

Durchgängige Prozesskette

Um diese Flexibilität und Geschwindigkeit zu erreichen, muss die komplette Prozesskette optimiert werden und durchgängig sein. Das beginnt bei einem leistungsfähigen ERP-System und geht über ein CAD/CAM-System, das den Prozessdatenverlauf im Unternehmen unterstützt. Diese Daten werden dann über das interne Netzwerk an die Maschinen verteilt.

Gleichzeitig kann die Auslastung und Verfügbarkeit der Maschinen überwacht und optimiert werden. Wichtig dabei ist, die Verfügbarkeit der Maschinen mithilfe vorausschauender Wartung hoch zu halten und ungeplante Maschinenstillstände zu vermeiden. Denn jeder Schritt in der Prozesskette, der optimiert oder eliminiert werden kann, hilft am Ende, Bauteile schneller und flexibler herzustellen.

Auf neue Bearbeitungstechnologien setzen

Um die optimale Wirtschaftlichkeit zu erreichen, ist der Einsatz moderner Technologien besonders wichtig. Betrachtet man beispielsweise die Entwicklungen in der Laserbearbeitung, haben sich besonders in den vergangenen Jahren neue Lösungen hervor getan, welche die Flexibilität und die Geschwindigkeit innerhalb des jeweiligen Prozesses stark verbessern. So bringt der Einsatz von Faserlasern anstelle von CO2-Lasern gerade bei dünneren Blechstärken eine Verdoppelung der Schnittgeschwindigkeiten mit sich.

Diese neue Generation von Lasern ist auch energieeffizienter und hat einen wesentlich höheren Wirkungsgrad. Gerade diese Voraussetzungen machen diese Laserschneidmaschinen für moderne Produktionen so wichtig. Sie führen zu höheren Kapazitäten und kürzeren Schneidzeiten.

Weniger Arbeitsschritte durch Laserschneidtechnik

Die Lasertechnik hat auch im Bereich des Schweißens neue Maßstäbe gesetzt. Durch den Einsatz eines geeigneten Laserschweißroboters können deutliche Prozessoptimierungen umgesetzt werden.

Im Gegensatz zu einem herkömmlichen Schweißverfahren, das meistens mit Zusatzwerkstoff funktioniert, werden hier die zwei zu verschweißenden Werkstücke im Berührpunkt sehr stark erwärmt, damit beide Bauteile direkt miteinander verschmelzen. Diese Erwärmung geschieht beim Laserschweißen nur in einem sehr kleinen begrenzten Bereich, sodass Materialveränderungen und ein thermischer Verzug nahezu ausgeschlossen sind. So kann am Ende ein präziseres Bauteil hergestellt werden.

Gerade die Reduktion nachfolgender Arbeitsschritte aus der Prozesskette ist eine Stärke des Laserschweißens. So muss etwa bei optisch anspruchsvollen Werkstücken die Schweißnaht vom konventionellen Schweißverfahren nach der Bearbeitung durch einen Schleifprozess wieder geglättet werden. Da im Vergleich dazu beim Laserschweißen selten Zusatzmaterial eingesetzt werden muss, kann bei vielen Bauteilen auf einen nachfolgenden Schleifprozess verzichtet werden.

Die Oberfläche des Werkstücks ist bereits glatt. Durch den geringen Erwärmungsbereich kann eine gleichmäßige Schweißnaht erzeugt werden. Die Schweißzeit ist zudem kürzer als bei konventionellen Schweißverfahren. Verschiedene Untersuchungen bei Prüfinstituten bescheinigen der Laserschweißnaht eine größere Widerstandsfähigkeit gegenüber Zugbeanspruchung als bei anderen Schweißverfahren. Diese Vorteile konkurrieren allerdings mit den hohen Anschaffungskosten der Laserschweißanlage.

Schneller beim Schneiden von Rohren

Ein weiteres Bearbeitungsverfahren zeigt ebenso seine Stärke bei Produktivität und Flexibilität: das Rohrlaserschneiden. Dabei wird der Laserstrahl, ähnlich wie beim Schneiden von Blechen, für das Schneiden von Rohren eingesetzt. Wieder zeigt sich im Vergleich zum konventionellen Sägen und Bohren eine starke Verbesserung bei der Bearbeitungsgeschwindigkeit. Außerdem ist der Laserschnitt so präzise, dass kein Verschnitt entsteht und das Rohrmaterial optimal ausgenutzt werden kann.

Aber die eigentliche Stärke des Verfahrens ist die hohe Vielseitigkeit: Aufgrund der freien Programmierbarkeit des Rohrlasers können verschiedenste Strukturen und Geometrien geschnitten werden. Die Maschine schafft nicht nur Kappschnitte und Bohrungen, sondern erzeugt nahezu alle geometrisch darstellbaren Geometrien wie Langlöcher, Steckverbindungen oder Sechskantausschnitte.

Dadurch werden völlig neue Konzepte bei der Konstruktion und Entwicklung von Rohrbaugruppen ermöglicht. Diese Bauteile müssen nicht nur seltener geschweißt werden, sondern können einfach gesteckt oder geknickt werden. Mithilfe eines Ausschnittes lässt sich eine Metallrohrverbindung etwa so bearbeiten, dass ein Winkel nicht aus zwei Teilen zusammengeschweißt, sondern das Rohr geknickt wird und nur noch an einigen wenigen wichtigen Stellen geschweißt werden muss.

Hoher Automatisierungsgrad

Neben dem Einsatz moderner Technologien ist bei den mittleren Stückzahlen auch die Auswahl der richtigen Automatisierung entscheidend. Eine Automatisierung ist zwingend notwendig, um in diesem Stückzahlbereich eine hohe Produktivität zu erzielen. Erreicht werden kann dieses durch den Einsatz flexibler Robotersysteme.