Höchste Qualität bei bestmöglicher cost per part

Seit Juni 2017 stellt der spanische Automobilzulieferer Fagor Ederlan S. Coop. Doppelkupplungsgetriebe- und Kupplungsgehäuse her, die für den Einbau in Fahrzeugen bestimmt sind. Um die besonders hohen Qualitätsanforderungen an die Werkstücke zu erfüllen, hat der Hersteller für ihre Bearbeitung hochpräzise Bearbeitungszentren der Schwäbische Werkzeugmaschinen GmbH (SW) angeschafft. Das Unternehmen ist auf anspruchsvolle, werkstückspezifische Fertigungssysteme zur Metallbearbeitung spezialisiert. Die eingesetzten zweispindligen BA W06-22 zeichnen sich nicht nur durch eine besonders exakte Bearbeitung, sondern auch durch äußerst kurze Taktzeiten aus. Dafür sorgen unter anderem Linearmotoren in den Vorschubachsen, mit denen Geschwindigkeiten von 100 m/min und Beschleunigungen bis 22 m/s² erreicht werden, sowie die horizontal angeordneten Synchron-Motorspindeln. Um eine möglichst hohe Produktivität zu gewährleisten und Stillstandzeiten zu reduzieren, nutzt Fagor Ederlan den Remote Service von SW. Dieser ermöglicht im Bedarfsfall eine Ferndiagnose und Online-Fehlerbehebung durch SW-Servicetechniker. Die Anlagen sind auch bereits für die SW life data Services zur individuellen Zustandsüberwachung in Echtzeit ausgerüstet. Fagor Ederlan prüft aktuell die Nutzung dieser Services im Zuge der Einführung von Industrie 4.0.

Für die Herstellung von Doppelkupplungsgetriebegehäusen benötigte Fagor Ederlan die passenden Bearbeitungszentren, um die geforderten Liefermengen produzieren zu können. „Unser In-house-Team, das für die Definition des Machining Industrial Model (MIMEK) verantwortlich ist, hatte bereits zuvor SW-Maschinen vom Typ BA W06 als die geeignetsten BAZ für die Bearbeitung von Aluminium-Powertrain- und -Suspensionsteilen festgelegt“, erläutert Inaki Duandikoetxea, Purchasing Manager bei Fagor.“

Höhere Werkstück-Ausbringung dank zweispindliger Bearbeitung

„Die wesentliche Herausforderung bei der spanenden Bearbeitung von Metallteilen ist es, die geforderte Qualität des Bauteils in kürzestmöglicher Taktzeit herzustellen“, erläutert Matthias Dreher, Key Account und Regional Sales Manager bei SW. „Der Vorteil der zweispindligen SW-Maschinen liegt dabei darin, dass in einem Arbeitszyklus zwei Teile parallel bearbeitet werden können. Die Qualitätsanforderungen an Getriebe- und Kupplungsgehäuse sind sehr hoch“, erklärt Dreher. Im Rahmen einer Machbarkeitsanalyse überprüfte SW daher im Vorfeld, ob die Werkstücke im Zweispindelbetrieb gefertigt werden können und das vor allem im Rahmen der geforderten Toleranzen. Die Analyse des Bearbeitungsprozesses ergab, dass die zweispindligen W06 die Genauigkeits- und Qualitätsanforderungen von Fagor Ederlan sogar mehr als erfüllte. Nach einer Berechnung ließ sich auch die Taktzeit pro Zyklus einhalten und damit die bestmögliche cost per part realisieren.

Dazu trägt ganz wesentlich das spezielle Grundkonzept bei, das der für die Anwendung bei Fagor Ederlan ausgewählten BA W06-22 zugrunde liegt: Das Bearbeitungszentrum, das über zwei horizontale Arbeitsspindeln mit geringer Hochlaufzeit sowie eine hohe Beschleunigung der Vorschubachsen verfügt, ist grundsätzlich für eine 4- und 5-achsige Bearbeitung von Leichtmetallwerkstücken ausgelegt. Durch den Monoblock als tragendes Maschinenbett wird die Durchbiegung minimiert und ein optimaler Kraftfluss zwischen Werkstück und Werkzeug gewährleistet.

Um die hohen Beschleunigungen der Bearbeitungseinheit bei einer minimalen Maschinenstellfläche von 19,87 m² zu ermöglichen, wird der Monoblock als Stahlkonstruktion ausgeführt. „Die Monoblockkonstruktion war für Fagor Ederlan sehr interessant, da diese für eine gleichmäßige Temperaturstabilität sorgt und darüber hinaus durch eine Kranhakenlösung den Transport sowie die Installation am Einsatzort extrem erleichtert“, erläutert Duandikoetxea die Vorteile der Bauweise. Zusätzlich dazu wurde die Bearbeitungseinheit in einer „Box-in-Box“-Ausführung konzipiert, was eine hohe Steifigkeit bei geringem Gewicht gewährleistet. Dabei wird die gesamte Bearbeitungseinheit rückseitig in den Monoblock eingesetzt und der Maschinenraum mit den frei zugänglichen Komponenten durch eine Kombination aus Stahl- und Textilabdeckungen vor Späneflug aus dem Arbeitsraum geschützt.

Durch den Einsatz von Linearmotoren in den Vorschubachsen X, Y, und Z erreicht die BA W06 Geschwindigkeiten von 100 m/min und Beschleunigungen bis 22 m/s². Linearmotoren haben in Bezug auf Energie, Verschleiß und Geräuschemission deutliche Vorteile gegenüber dem konventionellen Antrieb über Kugelrollspindeln. Diese Zuverlässigkeit und Präzision konnte SW unter anderem durch den bei der BA W06-22 eingesetzten Gantry-Antrieb der Y-Achse erreichen: „Wir haben zwei physikalisch getrennte Vorschubantriebe Y1 und Y2, jeweils bestehend aus einem Antriebsmotor, einem direkten Absolutwegmesssystem und einem Antriebsregler, steuerungsseitig elektronisch gekoppelt“, so Dreher. „Das garantiert eine optimale Positioniergenauigkeit auch bei außermittiger Belastung.“ Insgesamt kann selbst bei höchsten Bearbeitungsgeschwindigkeiten eine Positionstoleranz (Tp) von 0,008 mm garantiert werden.

Die beiden Synchron-Motorspindeln der BA W06 mit einer Leistung von jeweils 35 kW besitzen eine Kernspindel mit einem sehr geringen Massenträgheitsmoment. Dies ermöglicht neben dem hohen Drehmoment von 80 Nm eine Spindelhochlaufzeit von 0,7 s auf die Maximaldrehzahl von 17.500 min-1. Daraus folgt eine nahezu konstante Span-zu-Span-Zeit über den gesamten Drehzahlbereich von 2,5 s.

Selbst wenn sich die Qualitätsanforderungen beziehungsweise Toleranzen ändern sollten, ist Fagor Ederlan mit den SW-Maschinen weiterhin gut gerüstet: „Entscheidend dafür sind die beiden unabhängigen Z-Achsen der BA W06-22. Sollten in Zukunft die Qualitätsanforderungen so hoch werden, dass sie sich mit zweispindligen Maschinen nicht mehr realisieren lassen, gibt es die Möglichkeit, eine genauere Bearbeitung mit einer Spindel durchzuführen, während die zweite Spindel im Hintergrund wartet “, erläutert Dreher.

Aktuell berät SW mit Fagor Ederlan über Möglichkeiten, den Maschinenpark in eine Industrie 4.0-Umgebung einzubetten. Derzeit nutzt Fagor Ederlan den Remote Service der Schwäbischen Werkzeugmaschinen GmbH und denkt darüber nach, zusätzlich das Angebot der life data Services von SW zu nutzen. Dabei können alle Prozesse und Arbeitsschritte in Echtzeit durch die SW CloudPlatform überwacht und dokumentiert werden. Die gewonnenen Daten werden dem Kunden zur Prozessoptimierung oder auch zur Verbesserung der Arbeitsabläufe zur Verfügung gestellt. Nach Einbau der notwendigen Sensoren können auch Energiedaten wie Strom- oder Druckluftverbrauch visualisiert und für ein nachhaltiges Energiemanagement ausgewertet werden.

Mit der Zusammenarbeit ist Fagor Ederlan sehr zufrieden: „In unserem Maschinenpark befinden sich bereits seit Ende der 1990er Jahre BAZ aus Waldmössingen, die immer zu unserer vollsten Zufriedenheit gearbeitet haben. Die ersten Maschinen wurden gemeinsam mit dem Handelsvertreter Daunert Maquinas Herramientas aus Barcelona realisiert. Seither hat sich die Produktivität unserer Bearbeitungsprozesse stetig erhöht, während sich die Wartungs- und Ersatzteilkosten deutlich reduziert haben. Mittlerweile haben wir eine beträchtliche Anzahl von SW-Maschinen weltweit im Einsatz. SW ist für uns nicht nur ein Lieferant, sondern ein Partner, der zu unserem weltweiten Wachstum beiträgt“, resümiert Duandikoetxea. Im Mai 2019 feiert SW mit Daunert das 20-jahrige Jubiläum.