Null Fehler bei 100 Prozent Termintreue

Seit ihrer Gründung im Jahr 1985 beliefert die Heinz & Feld GmbH aus Saarwellingen Kunden in der Automobilzulieferindustrie und Medizintechnik mit Präzisionsgeräten, Werkzeugen und Sondermaschinen. Zu dieser Erfolgsgeschichte haben auch CNC-Software-Lösungen beigetragen, mit denen die Programmier- und Bearbeitungszeiten gesenkt, die Ausschussquote fast gegen Null reduziert, die Produktqualität gesteigert und die Liefertermintreue dank mehr Flexibilität in der Fertigung kontinuierlich verbessert wurde.

Der gesamte CNC-Prozess wird im Vorfeld der Fertigung vollständig digital abgebildet.
Bild: Coscom Computer GmbH

„Im Jahr 1992 hatten wir im Maschinenbau eine Riesenrezession. Dennoch wollten wir keine Mitarbeiter entlassen, denn wir hatten unser Team und damit unser gesamtes Fertigungs-Know-how mühsam über viele Jahre aufgebaut“, sagt Erich Feld, Firmengründer und Gesellschafter der Heinz & Feld GmbH aus Saarwellingen über den Einstieg seines Unternehmens in die prozessoptimierte, IT-unterstützte Fertigung. Bei einem Kunden konnten die Verantwortlichen des Unternehmens live erleben, dass man die Programmierung nicht an der Maschine direkt durchführen muss, sondern auch extern am PC erledigen kann. Das spart Zeit, denn die Maschine steht während der Programmierung nicht still und kann parallel produzieren. Auch weitere Argumente bewegten das Unternehmen, sich intensiver mit Software für Computer aided manufacturing auseinander zu setzen: „Der Markt verlangte ein zunehmend komplexeres Teilespektrum, das oft nur noch sehr zeitaufwendig an der Maschine direkt programmierbar war. Zudem ermöglichen moderne Bearbeitungsstrategien in der CAM-Software eine große Zeitersparnis im gesamten NC-Prozess, last but not least werden im CAM-System oft noch letzte Konstruktionsfehler aufgedeckt und behoben“, sagt Reiner Frenzer, Leiter der Zerspanung bei Heinz & Feld.

Durch die Erschließung neuer Marktpotentiale im Automotive- und Medizintechnik-Umfeld entwickelte sich das Unternehmen Anfang der 90-er Jahre vom reinen Lohnfertiger zum Komplettlieferanten für Montageanlagen mit eigenen Produkten. Gemeinsam mit einer hauseigenen CAD-Konstruktion konzipierte Heinz & Feld die ersten Anlagen für den Getriebebau in der Automobilzulieferindustrie. „Um unsere Visionen und zugleich USPs – alles aus einer Hand mit möglichst hoher Wertschöpfung im Haus – bei gleichzeitig höchster Produktqualität weiter zu festigen, schlugen wir 1994 den ‚digitalen Weg‘ ein und entschieden uns für den Einsatz der CAM-Software Proficam von Coscom“, sagt Heinz Feld. Die Performance der Lösung mit seiner CAD-Datenübernahme aus Autocad und Solidworks, Bearbeitungsstrategien im 2,5D-Fräsen und die damit erzielten Effizienzgewinne stellten die beiden Unternehmer so zufrieden, dass sie sich entschlossen, das System Schritt für Schritt zu einer kompletten CAD/CAM-Prozesslösung von der Konstruktion bis in die Fertigung auszubauen. Bereits kurz darauf erweiterten sie die CAM-Software um das Toolmanagement-System Tooldirector und das CAM-Datenmanagement-System Factorydirector.

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Nebenzeiten und Ausschuss

In der Datenbank werden alle Fertigungsinformationen und Daten gespeichert, die im Laufe der Herstellung eines Produktes anfallen, wie Artikeldaten, NC-Programme, Spannskizzen et cetera. Bei Folgeaufträgen haben die Mitarbeiter diese Informationen auf Knopfdruck parat. Die digitale Werkzeug- und Betriebsmittelverwaltung ergänzt die Datenbank um alle notwendigen Werkzeug- und Betriebsmitteldaten. Besonders die Werkzeugdaten aus dem Tooldirector finden bereits in der Konstruktion, Programmierung und Simulation bei Heinz & Feld Verwendung. Damit wird sichergestellt, dass in der späteren Fertigung auch Werkzeuge maximal effektiv eingesetzt werden.

Bei der Simulation setzt Heinz & Feld auf Coscom Profi-Kinematik, mit der vor dem Produktionsprozess die Bearbeitung in der Maschine inklusive Materialabtrag wirklichkeitsgetreu dargestellt wird. Besonders die Kollisionsprüfung in der Software kann den Anlagenbauer vor Schäden bewahren, die durch fehlerhafte Programme entstehen. Für die Programmierung mit Volumenkörpern wurde das CAM-System von 2,5D auf 3D aufgerüstet, außerdem kam ein zweiter CAM-Arbeitsplatz hinzu. Der Maschinenpark von Heinz & Feld war in der Zwischenzeit auf ein Portfolio angestiegen, das nahezu sämtliche Bearbeitungsmethoden komplett abbildet. „Wir legen unseren Fokus auf einen möglichst homogenen Maschinenpark – zum Einen unter Service- und Kostenaspekten, zum Anderen für eine höhere Flexibilität bei einem Maschinenwechsel wegen Kapazitätsauslastung“, sagt Erich Feld.

Um die Maschinenpower wirklich effizient zu nutzen, richtete das Unternehmen einen dritten CAM-Arbeitsplatz in der Zweigniederlassung im rheinland-pfälzischen Kirchberg ein. Der gesamte CNC-Prozess wird nun im Vorfeld der Fertigung in beiden Werken vollständig digital abgebildet. Da Heinz & Feld nur kundenindividuelle Einzelanfertigungen oder sehr geringe Losgrößen produziert, ist es wichtig, die Produktion für eine termingerechte Lieferfähigkeit im Voraus möglichst exakt zu planen.

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Komplexes Teilespektrum – Heinz & Feld setzt für die 5-Achs-Bearbeitung auf die Coscom Profi CAM, 3D-Programmierung mit der full HPC-Technologie für das Adaptive Schruppen. Bild: Coscom Computer GmbH

Den Takt im Griff

„Den steigenden Termindruck von Seiten der Kunden spüren wir ganz deutlich“, sagt Geschäftsführer Erich Feld, „wir müssen termingerecht liefern, ansonsten drohen hohe Konventionalstrafen. Die Kundenforderungen für Produktentwicklung und Durchlaufzeiten sind sehr hoch: Die kalkulierte Gesamt-Durchlaufzeit einer neuen Anlage beträgt zirka neun bis zwölf Monate. Das Zeitfenster für die eigentliche Zerspanung, Produktion und Montage wird immer knapper.“ Deshalb läuft bei Heinz & Feld alles in einem sehr eng getakteten Zeitplan: Auftrag, Konzeption, Konstruktion, Fertigung, Montage, Inbetriebnahme, Vorabnahme, Anlieferung zum Kunden, Montage und Inbetriebnahme der Anlage beim Kunden.

Die Fertigung ist gezwungen, flexibler zu werden, und nahezu fehlerfrei. Der Arbeitsvorbereitung kommt in diesem Prozess eine zentrale Rolle zu: Dort werden die 3D-Modelle aus der Konstruktion geladen und Spannmittel, Werkzeuge sowie Rohteile festgelegt. Wenn neue Werkzeuge für die Produktion nötig sind, werden diese konstruiert und in der Werkzeugdatenbank hinterlegt, damit sie für Folgeaufträge zur Verfügung stehen. Nach der Programmierung prüft die NC-Simulation, ob die Produktion des Werkstückes eventuell Kollisionen in der Maschine erzeugt. „Diese komplett digitale Abbildung des gesamten CNC-Prozesses im Vorfeld der Fertigung, also das ‚Virtual Machining‘, verschafft unserer Fertigung die nötige Flexibilität, kurze Bearbeitungszeiten und eine hohe Produktqualität“, sagt Rainer Frenzer. Durch den Einsatz der Prozess-Lösung konnte der Fertiger seine Fehler- und Ausschussquote drastisch senken. Zum einen reduzierte das die Produktionskosten, zum anderen sparte es wertvolle Zeit für die erneute Fertigung der Teile.

Keine Nachbearbeitung mehr

Darüber hinaus wird durch die IT-Unterstützung so genau gefertigt, dass eine Nachbearbeitung der Teile durch Schweißen wegfällt, was den technischen Leiter immer wieder erstaunt: „Früher hätte ich nicht gedacht, dass es auch ohne Nacharbeit und Schweißen geht. Heute fertigen wir Teile, bei denen alles exakt passt. Unsere Fehler- und Ausschussquote liegt bei unter einem Prozent.“ Erich Feld ergänzt: „Im Laufe der Zeit haben wir unsere Mitarbeiter sensibilisiert, die CNC-Software in ihre Arbeitsphilosophie produktiv mit einzubinden. Die Daten und Dokumente machen Produkte und Prozesse für die Mitarbeiter sehr plastisch“, sagt Frenzer, „man schaut einmal aufs Bild und weiß, wie es läuft.“ Und auch technologisch ist man durch das CAM-Maschinenwechselkonzept gut vorbereitet, denn ein Auftrag kann jederzeit auch auf einer anderen Maschine gefahren werden, um Engpässe zu vermeiden oder Maschinen besser auszulasten.

Zudem bringen moderne Bearbeitungsstrategien im CAM-System, zum Beispiel mit adaptivem Schruppen und trochoidem Fräsen, bei der Programmierung und an der Maschine später nachweislich 20 bis 25 Prozent Zeiteinsparungen. „Heute sind wir in der Zerspanung deutlich flexibler, sparen Zeit und können unsere Maschinen optimal einsetzen – mit dem positiven Nebeneffekt, dass wir unser Fertigungs-Know-how für einen kontinuierlichen Verbesserungsprozess sichern“, sagt Erich Feld. „Im Hinblick auf Prozessvernetzung von CAD/CAM bis in die Fertigung sind wir für ein Unternehmen unserer Größe weit vorne. Unsere Kunden erwarten höchste Liefertermintreue, Premiumqualität und natürlich ein sehr gutes Preis-Leistungs-Verhältnis. Diese Parameter können wir dauerhaft nur durch einen nachhaltigen KVP und die Prozessvernetzung garantieren.“