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Optimierte Komplettbearbeitung von Windkraftkomponenten

27.01.2010
Bei der Optimierung der Komplettbearbeitung von Planetenträgern für Windkraftanlagen wurde nicht nur die eigentliche Zerspanung betrachtet, sondern auch das gesamte Produktionsumfeld. Am Ende hatten sich pro Werkstück die Zeiteinsparungen auf über 200 Minuten aufsummiert.

Die stark gestiegenen Energiepreise haben weltweit zu einem Boom bei erneuerbaren Energien beigetragen. Dies spürt auch die Windenergiebranche in Deutschland: Ende 2008 beschäftigte die Industrie bereits 90 000 Mitarbeiter, die knapp 30% der weltweit produzierten Windkraftanlagen herstellten. Prognosen gehen von einem Investitionsvolumen von 35 Mrd. Euro bis zum Jahr 2020 aus.

Boom bei Windenergie macht Produktivitätserhöhung notwendig

Von den seit Jahren steigenden Investitionen in erneuerbare Energien profitiert auch die Flender-Gruppe, einer der weltweit führenden Hersteller von Komponenten der mechanischen und elektrischen Antriebstechnik. Im Werk Chemnitz/Wittgensdorf stellt Flender Guss unter anderem Planetenträger für Windkraftanlagen her – von der Gussform bis zur mechanischen Komplettbearbeitung.

Um das Produktivitätspotenzial noch besser auszuschöpfen, hat Flender gemeinsam mit Sandvik Coromant ein Productivity Improvement Program (P.I.P.) durchgeführt mit dem Ziel, Stückkosten zu senken, den Deckungsbeitrag zu erhöhen und die Wettbewerbsfähigkeit zu steigern.

Hohe Nachfrage erfordert nachhaltige Steigerung der Produktivität

Die anhaltende Nachfrage der Windkraftanlagenhersteller führte immer wieder zu Kapazitätsengpässen. Die hohe Auslastung in der Vergangenheit ließ Flender allerdings kaum Zeit, nachhaltigere Lösungen zur Steigerung der Produktivität zu implementieren.

Fehlende Kapazitäten in der eigenen Gießerei konnten zwar durch externe Zulieferer abgefedert werden, ein entscheidender Engpass zeigte sich jedoch bei der Komplettbearbeitung der Planetenträger für Windkraftanlagen auf vier Carnaghi-Karusselldrehmaschinen. Die Durchlaufzeiten waren teilweise zu lang, die Stillstandszeiten zu hoch und Bestände an nicht fertig bearbeiteten Werkstücken behinderten einen reibungslosen Betriebsablauf.

Produktivitätssteigerung ist mehr als höhere Zerspanleistung

Aufgrund der positiven Erfahrungen aus der Zusammenarbeit mit Sandvik Coromant bei einem anderen P.I.P.-Projekt im Flender-Werk Bocholt entschied man sich für die erneute Zusammenarbeit. Dazu beigetragen hat sicher auch die Erkenntnis, dass Sandvik Coromant bei diesen Projekten ganzheitlich nach Möglichkeiten zur Produktivitätssteigerung sucht. Das bedeutet, dass nicht nur die eigentliche Zerspanung betrachtet wird, sondern auch das gesamte Produktionsumfeld inklusive der dazugehörigen Arbeitsabläufe.

Denn eine ausschließliche Produktivitätssteigerung der Werkzeuge hätte im vorliegenden Fall nur einen Teil der notwendigen Ressourcen für eine Erhöhung der Produktivität freigesetzt. Nicht wertschöpfende Tätigkeiten verdienen besondere Aufmerksamkeit, denn nur produzierende Maschinen verdienen Geld und beeinflussen direkt die Gewinnmargenentwicklung des Unternehmens.

Ergebnis des gemeinsamen Projekts Planetenträger: eine um 17% reduzierte Durchlaufzeit und damit jährliche Kosteneinsparungen in Höhe von 360000 Euro. In einem Folgeprojekt zur Bearbeitung von Getriebegehäusen lag die Durchlaufzeit zum Projekt-ende 21% unter dem Ausgangswert. Einsparungen, die sich aus dem zusätzlichen Deckungsbeitrag ergeben, sind dabei nicht mit einbezogen.

Schwerpunkt auf dem Einsatz effektiverer Schneidstoffe

Bei der Analyse und Dokumentation des Ist-Zustandes ist es besonders wichtig, dass der Prozess von Vertrauen und Offenheit geprägt ist. Denn nur dann, wenn die wirklichen Schwachstellen bekannt sind, kann die Optimierung effizient sein. Wichtig ist, dass die betroffenen Mitarbeiter und Maschinenbediener vom Start weg in das Projekt eingebunden werden.

Während der Bearbeitung in den Karusselldrehmaschinen werden die Planetenträger geschruppt, vorgeschlichtet und feinbearbeitet. Das Hauptaugenmerk galt zunächst dem Einsatz effektiverer Schneidstoffe.

Spezielle Hartmetall-Wendeschneidplatten machen das Schruppen produktiver

Beim Schruppen erfolgte die gezielte Optimierung durch speziell für Flender gefertigte Hartmetall-Wendeschneidplatten der Schneidstoffsorte GC3215. Beim Vorschlichten und Schlichten werden seitdem verschleißfeste Hartmetallsorten mit Wipergeometrie eingesetzt. Zudem wurden die Aufmaße geändert.

Der eingesetzte Scheibenfräser wurde durch den leistungsfähigeren Coro-Mill 331 ersetzt, der auf einem schwingungsgedämpften Aufnahmedorn montiert ist und damit Rattermarken vermeidet. Bestückt mit neuen Hartmetallsorten konnte die Oberflächenqualität trotz des höheren Vorschubes verbessert werden.

Durch den Einsatz eines Bohrers mit integriertem Fasteil konnte beim Bohren ein Werkzeug eingespart werden, was einen weiteren Produktivitätsgewinn erbrachte. Pro Werkstück wird durch die Summe der Verbesserungen bei der Zerspanung eine Einsparung von 125 Minuten erreicht – das ergibt pro Monat eine freie Kapazität von 187,5 Stunden.

Umfeldarbeiten und Nebenzeiten lagen ebenfalls im Fokus

Umfeldarbeiten machen bei der Planetenträgerfertigung die Hälfte des Arbeitsprozesses aus. Dort war die Frage zu klären, wann und warum die Maschine steht und wie diese Stillstandszeiten effektiv bekämpft werden können. Zu den Ergebnissen der Arbeitsumfeldverbesserung zählen ergonomischere Arbeitsabläufe mit kürzeren Wegen, beispielsweise ein neuer Arbeitsplatz zur Bestückung des Werkzeugmagazins sowie zum Wechsel der Wendeschneidplatten und der Werkzeugvoreinstellung.

Der Wendeplattenwechsel kann durch den kürzeren Weg zur Werkzeugvorbereitung laufzeitparallel durchgeführt werden, außerdem kommen bereits komplett vorbereitete Schwesterwerkzeuge zum Einsatz. Die Prüfung beim Werkstückwechsel wird ebenfalls laufzeitparallel vorgenommen, genau wie die Kranbefestigung der Werkstücke zum Werkstückwechsel.

Um den Maschinenbedienern zudem von jeder Arbeitsposition die Information über den aktuellen Zustand der Maschine zu ermöglichen, wurde eine weithin sichtbare Warnleuchte an jeder der vier Carnaghi-Maschinen installiert. Die Verbesserungen im Zerspanungsprozess gestatten es außerdem, weniger Messvorgänge durchzuführen, weil die Prozesssicherheit gesteigert wurde. In der Summe tragen diese Maßnahmen bereits erheblich zur Reduzierung der Nebenzeiten bei und ermöglichen es dem Bediener, durch reduzierte und kürzere Wege konzentrierter zu arbeiten.

Zugang zur Werkzeugmaschine erleichtert

Darüber hinaus wurden Ausstattungsdetails optimiert, zum Beispiel durch die Einführung von neuen Podesten für den leichten und sicheren Zugang zur Maschine sowie Halterungen für Reinigungswerkzeuge und Besen. Durch diese Maßnahmen im Arbeitsumfeld konnten im Vergleich zu vorher weitere 80 Minuten pro Planetenträger eingespart werden, was sich auf 115 Stunden im Monat summiert.

Mit dem bereits erreichten erheblichen Produktivitätsgewinn geben sich Sandvik Coromant und Flender aber nicht zufrieden. Bei genauer Betrachtung der Gesamtanlageneffizienz und der vorhandenen Prozesse hat sich weiteres Optimierungspotenzial gezeigt.

Weitere Einsparpotenziale ermittelt

Theoretisch ist die zusätzliche Einsparung weiterer hundert Stunden pro Monat möglich. Dies betrifft zum Beispiel den Umbau der Frässpindel, um eine höhere Spannkraft und damit höhere Vorschübe zu erzielen. Der bisherige Erfolg hat die beiden Unternehmen ermutigt, den Optimierungsprozess fortzuführen.

Claus Ehlers ist Productivity Team Leader bei der Sandvik Tooling Deutschland GmbH, Geschäftsbereich Coromant, 40549 Düsseldorf.

Claus Ehlers | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/produktion/zerspanungstechnik/articles/247469/

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