Minimierung der Durchlaufzeiten für große Teile

Gute Zerspanungsbetriebe sind fast immer in der Lage, Wege zu finden, Zeit durch sich wiederholende Arbeiten zu sparen. Dies ist jedoch für Lohnfertiger, die ein bestimmtes Teil möglicherweise nur einmal bearbeiten, viel schwieriger. Und die Herausforderung, die Bearbeitungszeit für Aufträge zu verkürzen, die sich nicht wiederholen, ist noch beängstigender, wenn ein 40-Tonnen-Kran benötigt wird, um Werkstücke auf das Bett einer Mühle oder in das Futter einer Drehmaschine zu montieren.

Aeromet Industries mit Sitz in Griffith, Indiana, ist täglich mit dieser Situation konfrontiert. Egal, ob es sich um umfangreiche Reparaturarbeiten, ein noch nie dagewesenes großes Teil oder eine kundenspezifische Dorntrommel mit eigenem Design handelt, fast jede Komponente, die sie bearbeitet, ist anders. Das bedeutet oft, dass es kein vorhandenes CAM-Programm gibt, auf das zugegriffen werden kann, keine teilespezifische Vorrichtung, die aus einem Regal gezogen werden kann, und keine Bearbeitungserfahrung aus erster Hand mit einem bestimmten Teil.

Im Laufe der Jahre hat Aeromet jedoch allgemeine Strategien implementiert, die es ihm ermöglichen, die Bearbeitungszeit für die großen Komponenten, die es bearbeitet, zu minimieren. Dies hat dem Geschäft geholfen, eine erfolgreiche Nische in der Bearbeitung der großen Sachen zu etablieren. Fred Wahlberg, Präsident und Mitbegründer des Unternehmens, und sein Neffe Neil Wahlberg, Vertriebs- und Marketingleiter, erläuterten kürzlich bei einem Besuch im nordwestlichen Indiana-Geschäft einige der Ansätze von Aeromet zur Verkürzung der Vorlaufzeiten für große maschinell bearbeitete Teile.

Groß von Anfang an

Fred Wahlberg startete Aeromet 1971 als Lohnfertiger, der Ersatzteile für Stahlwerke in der Gegend herstellte. Ein Großteil dieser Arbeit umfasste die Überholung von Aufwickel- und Abwickelhaspeln für Stahlverarbeitungslinien, und die meisten dieser Dorntrommeln hatten einzigartige Designs, die zu ihrer spezifischen Anwendung passten. Aeromet führt diese Art von Arbeiten auch heute noch durch, zusätzlich zu verschiedenen Job-Shop-Arbeiten mit großen Komponenten. Im Laufe der Zeit hat das Geschäft die Dorntrommel-Reparaturarbeiten jedoch zu einer Produktlinie ausgebaut. Nachdem häufige Konstruktionsmängel festgestellt wurden, die zu vorzeitigem Bruch bei den kontinuierlich reparierten Einheitentypen führten, wurde die Werkstatt dazu angespornt, eine eigene Reihe von kundenspezifischen Dorntrommeln zu entwickeln. Die Dorntrommeln von Aeromet werden aus 4140- oder 4340-Stahlschmiedestücken gefertigt, die eine größere Haltbarkeit und Langlebigkeit bieten als Gusskomponenten, die in anderen Konstruktionen verwendet werden. Sie bieten auch eine verbesserte Blattgreiffähigkeit, die letztendlich zu weniger Materialabfall beim Starten einer Linie führt.

Ein kurzer Spaziergang durch die 25.000 Quadratfuß große Anlage von Aeromet zeigt, dass die Werkstatt auf groß angelegte Bearbeitungsarbeiten ausgerichtet ist. Es verfügt über mehrere Kräne mit einer Kapazität von 10 bis 40 Tonnen und einen Gabelstapler, der 16.000 Pfund heben kann. Es hat auch eine schöne Auswahl an großen CNC-Maschinen, darunter ein vertikales Bohrwerk von Giddings und Lewis, das Teile mit einem Durchmesser von bis zu 72 Zoll und einer Höhe von 84 Zoll aufnehmen kann. Das Horizontal-Bohrwerk Union PC-150 bietet X-Y-Z-Verfahrwege von 396 x 138 x 30 Zoll zusätzlich zu einer W-Achsen-Verlängerung von 29 Zoll und einem 79 x 98 Zoll Konturdrehtisch. Die jüngste Maschinenanschaffung des Geschäfts ist jedoch auch die größte:eine Ryazan RT317-Drehmaschine, die von Shamrock Machinery in Houston, Texas, gekauft wurde. Diese CNC-Drehmaschine wurde 2009 auf einem 5 Fuß tiefen Fundament installiert, hat einen Schwenkbereich von 67 Zoll und kann Teile mit einer Länge von bis zu 433 Zoll aufnehmen. Es ist mit einem optionalen 120-PS-Motor, einem Bohrstangenaufsatz und einem 1,5-Meter-Spannfutter ausgestattet. Die riesige Drehmaschine, die eine kleinere Einheit ersetzte, ermöglicht es der Werkstatt, größere Dorntrommeln herzustellen sowie Dreharbeiten mit größeren Durchmessern durchzuführen.

Natürlich gehört zur erfolgreichen Bearbeitung dieser Art von Teilen mehr als eine Ausrüstung mit ausreichender Kapazität. Hier sind einige Möglichkeiten, wie Aeromet die Bearbeitungszeit für große bearbeitete Komponenten minimiert:

• Abholung und Lieferung von Teilen. Manchmal beginnen schnelle Bearbeitungsbemühungen mit dem, was außerhalb der Einrichtung geparkt ist. Aeromet unterhält und betreibt eine LKW-Flotte ausschließlich zum Nutzen von Kunden, die darauf angewiesen sind, dass das Geschäft ihre Teile schnell, sicher und effizient transportiert. Eine schnelle Reaktion ist für die Kunden von Aeromet entscheidend, insbesondere wenn es um Reparaturarbeiten geht. Längere Ausfallzeiten zur Reparatur von Komponenten der Verarbeitungslinie können zu erheblichen Verlusten für den Kunden führen. In den seltenen Fällen, in denen Aeromet geschlossen ist (es läuft normalerweise rund um die Uhr), werden Notrufe direkt an Herrn Wahlberg weitergeleitet, damit er sofort einen Fahrer schicken kann, um beschädigte Komponenten abzuholen.

• Vorausplanung. Einige Kunden von Aeromet haben geplante Stillstände für Reparaturen oder Upgrades an Aeromets eigenen Dorntrommeln. Um die Ausfallzeit der Linie zu minimieren, kann Aeromet einige Elemente der Dorntrommeln vorbearbeiten, bevor alle passenden Komponenten geliefert werden. Dies minimiert die Gesamtmenge an Bearbeitungszeit, die erforderlich ist, während die Linie zur Reparatur ausfällt. Das Geschäft bringt dann die Steckausrüstung des Kunden, sobald die Linie heruntergefahren ist; Maß für die richtigen Zahnrad- und Lagerabmessungen; Endbearbeitung der Dorntrommel gemäß diesen Messungen; und dann die reparierte Baugruppe montieren und liefern.

• Effiziente Programmierung und Auftragsblätter. Die Werkstatt verwendet Mastercam von CNC Software seit Ende der 1980er Jahre und verfügt derzeit über die neueste Version der Programmiersoftware „X5“. Sobald ein Auftrag abgeschlossen ist, erhält einer der drei CAM-Programmierer der Werkstatt ein solides Modell von der Konstruktionsabteilung oder direkt vom Kunden und beginnt mit der Entwicklung des Programms sowie der Einrichtungsanweisungen für die Fertigungsmitarbeiter. Die Anweisungspakete sind farbcodiert, sodass die Mitarbeiter die für sie relevanten Abschnitte des Pakets schnell scannen und identifizieren können.

Die ausführlichen Einweisungspakete befähigen Auszubildende und weniger erfahrene Arbeiter zur Übernahme vollwertiger Gesellentätigkeiten. CAD-Bilder des Teils und der Vorrichtung sowie tatsächliche Fotos (sofern verfügbar), die den Anweisungen beigefügt sind, helfen diesen weniger qualifizierten Mitarbeitern auch, sich die Arbeit besser vorzustellen.

• Voreinstellungswerkzeuge. Aeromet begann vor 10 Jahren mit der Verwendung eines Werkzeugvoreinstellgeräts, damit Werkzeuge vor dem Maschinenwechsel in ihren Haltern installiert und gemessen werden konnten. Nach der Voreinstellung werden Etiketten an den Werkzeugen angebracht, die ihre X- und Z-Abmessungen sowie die Position der Werkzeugtasche in der Maschine auflisten. Letzteres ist aber eigentlich die Schlüsselinformation für den Einrichter, denn Werkzeugkorrekturen werden per Ethernet direkt an die Maschinensteuerung gesendet. Die Werkstatt hat kürzlich ein neues Voreinstellgerät bei Zoller als Ersatz für das ältere Modell bestellt.

• Minimierung der Zykluszeiten. Der aktuelle Ansatz von Aeromet zur Bearbeitung großer Teile ist anders als in den vergangenen Jahren. Dies wurde zum Teil durch Fortschritte in der Schneidwerkzeugtechnologie vorangetrieben. Aeromet verwendete hauptsächlich Fräser von Dapra, die laut Werkstatt eine robuste Schneide bieten, und bewegte sich weg von schweren Schnitten bei relativ niedrigen Vorschüben hin zu leichteren Schnitten bei viel schnelleren Vorschüben. Dies führte letztendlich zu höheren Metallabtragsraten. Sein Prozess umfasst auch die Verwendung eines Drehmomentschlüssels für einen gleichmäßigen Sitzdruck der Wendeschneidplatten und das Wechseln der Wendeschneidplattenschrauben nach jeweils acht Wendeschneidplattenwechseln.

• Studieren und Verbessern von Prozessen. Aeromet nutzt das Wissen seiner gesamten Belegschaft, um Verschwendung aus seinen Abläufen und Prozessen zu reduzieren. Dies wird durch wöchentliche Teambesprechungen erleichtert, an denen alle teilnehmen, die an kürzlich abgeschlossenen Aufträgen mitgewirkt haben. Bediener, Programmierer, Konstrukteure, Inspektionspersonal und andere überprüfen alle Schritte, die an der Produktion eines Teils beteiligt sind, um Fälle zu identifizieren, in denen die budgetierte Zeit für bestimmte Schritte überschritten wurde. Der Laden hat sogar bestimmte Schritte auf Video aufgezeichnet. Dies geschieht nicht aus polizeilichen Gründen, sondern als Versuch aufzuzeigen, wo bestimmte Prozessschritte optimiert werden könnten. Die Verwendung von Shadowboards für eine effiziente Werkzeugaufbewahrung und -entnahme, das Einreihen von Material für anstehende Jobs und das Voreinstellen von Schneidwerkzeugen sind alles Ergebnisse solcher Meetings zur kontinuierlichen Verbesserung.

Talente fördern

Auch das Finden der richtigen Mitarbeiter in der Werkstatt ist der Schlüssel zum Erfolg einer Werkstatt wie Aeromet. Aeromet findet jedoch weniger Mitarbeiter, als sie zu fördern. Das Geschäft setzt das 1977 begonnene Ausbildungsprogramm für Hochschulen fort. Tatsächlich haben die meisten der derzeit dort beschäftigten Mitarbeiter dieses Programm absolviert. Das Programm wird vom Valparaiso Area Apprenticeship Advisory Council durchgeführt, dessen Beiratsmitglied Herr Wahlberg ist. In dem vierjährigen Ausbildungsprogramm entwickeln sich die Schüler vom Erlernen grundlegender Bearbeitungsfertigkeiten zum Programmieren und zu anderen fortgeschrittenen Aufgaben in der Werkstatt. Das Geschäft hat in der Regel mindestens ein paar Auszubildende in der Werkstatt, was zu einer schönen Mischung aus frischen, mittleren und oberen Positionen führt. Nicht jeder Auszubildende ist erfolgreich, aber der Nachteil, das eigene Talent nicht zu entwickeln, überwiegt das Risiko, einen dieser Kandidaten zu verlieren.

Operatoren bedienen, Programmierer programmieren

Bei Aeromet bedienen Bediener die Werkzeugmaschinen, programmieren sie aber nicht. Das hat einen guten Grund, wie Herr Wahlberg erklärt. Als die Werkstatt vor vielen Jahren damit begann, CNC-Maschinen zu integrieren, wurden die Bediener darin geschult, die Werkstattprogrammierung an der Maschine durchzuführen. Nun wird für jeden Auftrag, der durch die Werkstatt läuft, ein CAM-Programm erstellt. Die CAM-Programmierer erstellen auch Anweisungspakete, die klar erklären, wie jeder Job eingerichtet und ausgeführt werden sollte. Auch Werkzeuge werden voreingestellt, etikettiert und auf einem Wagen für den Bediener abgelegt. Dies ermöglicht Bedienern mit bescheidener Erfahrung, die meisten Jobs in der Werkstatt auszuführen. Außerdem gilt, wenn ein Problem auftritt, der Prozess als schuld, nicht der Bediener. Mit diesem Wissen müssen die Bediener nicht stehen und zusehen, wie die Maschine fräst oder Teile dreht, und haben so die Möglichkeit, mehrere Maschinen zu bedienen. Darüber hinaus verhindert diese Strategie, dass „erfahrene“ Bediener das Programm im laufenden Betrieb optimieren, da die für die Änderung benötigte Zeit oft größer ist als die potenzielle Zeitersparnis nach der Implementierung der Änderung. Das heißt, Bediener werden ermutigt, vorgeschlagene Prozessänderungen direkt in das Anweisungspaket des Jobs zu schreiben, damit sie später vom Programmierer berücksichtigt werden, der das Paket überprüft, wenn sich dieser bestimmte Job wiederholt.