Ein unkonventioneller Ansatz für die Mehrspindler-Produktion

Wenn ein Geschäft auf dem Markt für Werkzeugmaschinen tätig ist, kann es auf die Beratung durch Experten angewiesen sein. Die Werkzeugmaschinenhersteller kennen ihre Ausrüstung und ihre Möglichkeiten; Sie sollten in der Lage sein, die Anwendungen zu bestimmen, für die es am besten geeignet ist, und diejenigen, bei denen es möglicherweise versagt.

Otto Engineering Inc. aus Carpentersville, Illinois, denkt jedoch über den Tellerrand hinaus und fordert seine Lieferanten gerne mit neuen Ansätzen für traditionelle Praktiken heraus. Produktionsbearbeitung erzählte Ottos Geschichte vor 15 Jahren. Dieses Follow-up zeigt eine doppelte Wette auf den Erfolg, den das Unternehmen mit einem einst so radikalen Plan erzielt hat, dass der Lieferant sogar zögerte, die Maschine zu verkaufen. Während die Verwendung einer CNC-Multi für kleine Lose nicht unbekannt ist, ist der Kauf der Maschine für diesen speziellen Zweck und der große Erfolg mit der Strategie für die meisten außerhalb der Organisation überraschend.

Unter Kontrolle

Otto wurde 1961 zur Entwicklung und Herstellung von Schalterprodukten und Kommunikationszubehör für anspruchsvolle Anwendungen gegründet. Die Controls Division, die ursprünglich Dreh- und Druckschalter produzierte, bietet jetzt ein umfangreiches Sortiment an Steuerschaltern, Kippschaltern und Griffen an. Es vermarktet seine Produkte an die Militär-, Luft- und Raumfahrt-, Landwirtschafts-, Bau- und andere Industrien. Eines der aktuellen Projekte des Unternehmens betrifft die Produktion von Schaltern für das Orion-Projekt der NASA, das die Möglichkeit untersucht, innerhalb der nächsten zehn Jahre Menschen zum Mars zu schicken.

Im Jahr 2004 erwarb Otto über das Tech Center von DMG MORI USA Inc. in Chicago eine Gildemeister GMC 35 ISM CNC-Sechsspindel-Multi. Es war eine große Anschaffung, um den Durchsatz zu reduzieren und die Flexibilität in der Fertigung zu erhöhen. Wie zu erwarten ist, können einige der Teileläufe auf der Gildemeister bis zu 10.000 Werkstücke oder mehr erfordern; das ist nicht verwunderlich. Weitaus ungewöhnlicher ist jedoch, dass das Unternehmen auch nicht zögert, Auflagen zu machen, die nur 50, 25 oder sogar fünf – ja, fünf Teile erfordern; und es ist eine sechsspindlige Maschine, also zusätzlich Teil muss gemacht werden. Der einzige Weg, wie ein Geschäft mit solch geringen Mengen erfolgreich sein kann, ist die Minimierung der Rüstzeiten. Die durchschnittliche Auflage liegt zwischen 200 und 1.000 und erfordert etwa zwei bis sechs Stunden Produktionszeit.

Während Mehrspindler dafür bekannt sind, dass sie lange Rüstzeiten erfordern, hat Otto einen Weg gefunden, sich diesem Trend zu widersetzen, indem es seine durchschnittlichen Rüstzeiten auf der Gildemeister auf nur etwa 15 Minuten hält. Abhängig von der Planung wird die Maschine an manchen Tagen bis zu sechs Mal in einer 9-Stunden-Schicht eingerichtet, während sie an anderen Tagen den ganzen Tag nur einen einzigen Job ausführt.

Warum es funktioniert

Seit Otto die Maschine gekauft hat, hat Werkstattleiter Tom Secreto 412 verschiedene Teile dafür programmiert, bestehend aus sieben verschiedenen Teilefamilien und einer durchschnittlichen Laufzeit von 16 Sekunden pro Teil. Er bewältigt diese Jobs mit einer Werkzeugbibliothek von nur 13 verschiedenen Stirnbohrern, 16 verschiedenen Stirn- und Rückseiten-Innendrehwerkzeugen, 10 verschiedenen Trommelseiten-Außendrehwerkzeugen und sechs verschiedenen Fräswerkzeugen, für insgesamt 45 Werkzeuge, die ein- und ausgewechselt werden die Maschine.

Für alle Teile wird nur Aluminium-Stangenmaterial mit gleichem Durchmesser verwendet. Die Teile reichen von 0,875 Zoll bis 0,16 Zoll Durchmesser. Um die zusätzlichen Kosten für verschwendetes Material beim Betrieb der Teile mit kleinerem Durchmesser auszugleichen, hält Otto strenge Standards für die Lieferung sauberer, ölfreier Späne an sein Recyclingunternehmen ein. Durch den Wegfall der Umstellung der Maschine auf andere Stangendurchmesser ergibt sich eine erhebliche Zeitersparnis bei der Einrichtung.

Alle Werkzeuge sind schnell wechselbar und alle Werkzeuge sind voreingestellt. Die Siemens-Steuerung mit mehr als genug Werkzeugversätzen für jeden Standort sorgt für eine einfache Einrichtung aller Geometrieversätze für jedes Werkzeug. Eine typische Einrichtung besteht aus dem Einsetzen von vier oder fünf Werkzeugen in die Maschine, dem Laden des Programms für das gewünschte Teil und dem Wechseln einer Spannzange. In der Programmierungsphase wird zusätzliche Zeit in Anspruch genommen, um sicherzustellen, dass es perfekt zur Simulation passt. Der Bediener kann einfach auf Zyklusstart drücken und sich auf die Genauigkeit des ersten Teils verlassen.

Mr. Secreto weiß, welche Teile als Nächstes auf der Maschine laufen werden, und er hat die Einrichtung bereits in der Warteschleife. Alle voreingestellten Werkzeuge und alles, was zum Einrichten benötigt wird, werden in einem Schrank neben der Maschine aufbewahrt. Machine Shop Manager John Lang erklärt, dass eine der Herausforderungen des Mehrspindlers darin besteht, den Abstand zwischen der Gegenspindel und den Abgreifern festzulegen, der die Gesamtlänge des Teils bestimmt. Ottos Strategie ist es, den Indikator im Inneren der Maschine zu montieren. Abhängig vom vorherigen Teil zeigt die Anzeige die genauen Anpassungen an, die für den nächsten Teil erforderlich sind. Es mag nur 180 Tausendstel Unterschied zwischen den beiden Teilen geben, aber die Anpassungen werden genau „plus oder minus nichts“ vorgenommen, um sicherzustellen, dass das nächste Teil beim ersten Mal richtig gemacht wird.

Der Trick besteht darin, dass Otto statt der typischen Strategie, Teilefamilien zu betrachten, Werkzeugfamilien betrachtet und einen kreativen Ansatz für die Programmierung verfolgt. Sie sehen sich die vorhandenen Werkzeuge an und sehen, welche Teile dazu passen, auch wenn es möglicherweise zusätzliche Schnitte am Teil erfordert, um die Form herzustellen, was eine minimale Zykluszeit hinzufügt. „Bei einem Mehrspindler ist in den meisten Fällen schon Zeit frei, weil die Zykluszeit von der längsten Operation oder dem längsten Schlitten abhängt“, sagt Herr Secreto. „Wenn zum Beispiel Folie 6 18 Sekunden lang ist und dies die längste ist, dann dauert der Zyklus 18 Sekunden. Vielleicht ist Folie 2 ein grober Bohrvorgang und dauert nur 12 Sekunden. Dann können auf Schlitten 2 sechs weitere Sekunden Schruppoperation hinzugefügt werden, ohne die Gesamtzykluszeit zu beeinträchtigen.“ Das Hinzufügen von Tools zur Bibliothek ist ein letzter Ausweg und wird fast nie durchgeführt.

Quantifizierbare Vorteile

„Wir verdienen tatsächlich mehr Geld mit den Schaltern, die wir produzieren, wenn wir kleinere Losgrößen haben“, sagt Herr Lang. „Die Marge ist viel höher. Die meisten anderen Betriebe hätten Probleme, die Zykluszeit bei einem Werkstück mit so viel Geometrie, wie wir hineinstecken, auf 15 Sekunden zu halten.“

Er sagt, dass solche Teile auf einer Standarddrehmaschine bis zu zwei Minuten dauern könnten, und die Einrichtung würde drei bis fünf Stunden dauern. Die Multis schneiden in der Zykluszeit etwa siebenmal besser ab als eine herkömmliche CNC-Drehmaschine. Herr Lang weiß das, denn früher hat Otto all diese Teile auf konventionellen CNC-Drehmaschinen gefertigt. Die Amortisation der Investition in Gildemeister hat maßgeblich zum anhaltenden Erfolg des Unternehmens beigetragen. Herr Lang erinnert sich, dass Otto, als er anfing, ein 5-Millionen-Dollar-Unternehmen war. Es ist jetzt ein 130-Millionen-Dollar-Unternehmen, das seit der Installation der Maschine stetig wächst (einschließlich 15 Prozent im Jahr 2018).

Da die kurzen Auflagen und Rüstzeiten es Otto ermöglichen, die Teile so schnell zu liefern, nutzt es die Maschine im Grunde als Lager oder Lager. Das Unternehmen hält keine Überbestände. Selbst wenn eine Großbestellung über 5.000 oder 10.000 Stück hereinkommt, können sie sie am nächsten Tag ausliefern. Auf einer herkömmlichen CNC-Drehmaschine würde es eine Woche dauern. Selbst wenn mehrere Drehmaschinen die Teile bearbeiteten, würde es wegen der zusätzlichen Einrichtung länger dauern. Auch die Kunden schätzen die Turnaround-Zeit, weil sie nicht im Voraus an die Bestellung denken müssen. Das Verkaufsteam wird die Bestellungen löschen und eine sofortige Antwort in der Produktion erhalten.

Was kommt als Nächstes

Neben den CNC-Bearbeitungsmöglichkeiten bietet Otto auch Spritzguss, Stanzen, Kabelkonfektionierung und Kabelumspritzung an und beschäftigt derzeit etwa 575 Mitarbeiter. Kürzlich wurde auch ein Werkzeug- und Formenbauunternehmen erworben. Um dem zunehmenden Arbeitskräftemangel entgegenzuwirken, stellt das Unternehmen jährlich zwei Auszubildende direkt nach dem Abitur ein. Diese Auszubildenden verbringen Zeit bei der Tooling and Manufacturing Association in Illinois und steigen dann je nach ihren Stärken als Maschinenschlosser, Modellbauer, Formenbauer oder Werkzeugspezialist bei Otto ein. Herr Lang sagt:„Wir haben vor fünf Jahren einen Bericht erstellt, der zu dem Schluss kam, dass innerhalb von 10 Jahren (in fünf Jahren) die Hälfte unserer Belegschaft in den Ruhestand gehen wird. Wir müssen dieses Problem lösen. Indem wir neue, junge Talente zusammen mit den erstklassigen Mitarbeitern des Werkzeug- und Formenbauunternehmens anwerben, machen wir Fortschritte, um den zukünftigen Bedarf zu decken.“

Trotz aller arbeitsrechtlichen Bedenken wächst das Unternehmen weiterhin schnell. Es ist dabei, ein neues 100.000 Quadratfuß großes Technologiezentrum zu bauen, das im Juni eröffnet werden soll und einen Großteil der CNC-Bearbeitungs- und Stanzvorgänge beherbergen wird. Mit diesem Gebäude wird ein neuer Gildemeister kommen, der fast identisch mit dem aktuellen des Unternehmens ist. Diese Maschine wird jetzt zusammengebaut und soll im Juni ausgeliefert werden.

Der aktuelle Multi ist seit seinen Anfängen in der Werkstatt nahezu ausgelastet. Sobald die neue Maschine kommt, wird Otto mehr Flexibilität haben, um verschiedene Bearbeitungsstrategien auszuprobieren. Eine Überlegung ist, dass die neue Maschine mehrere Teiledurchmesser zwischen 7/8 Zoll und einem Zoll und einem 16 ^tel handhaben soll . „Das Ändern der Stangengröße dauert ungefähr einen halben Tag, also haben wir uns im Allgemeinen davon ferngehalten“, sagt Herr Lang. „Aber wir werden die Möglichkeit haben, die Dinge noch einmal anders zu sehen, und wir werden noch mehr Teile von den herkömmlichen CNC-Drehmaschinen bewegen.“

Otto hatte großen Erfolg mit der GMC 35 ISM, die auf einem Mehrspindler kleine Auflagen und viele Rüstvorgänge erledigte. Es hat gut funktioniert, Teile schnell zu liefern und die Maschine im Grunde zu verwenden, um einen Lagerraum für die Inventur zu ersetzen. Die Maschine erfordert einen bemerkenswert geringen Wartungsaufwand. Die Rutschen sind noch original und mussten nicht umgebaut werden. Nach mehr als 73.000 Produktionsstunden betraf die Maschine lediglich die elektrischen Antriebe, Kabel und den Stangenlader. Otto erwartet die gleichen Ergebnisse von der neuen Maschine und freut sich auf weiteres Wachstum, das von der Kreativität angetrieben wird, die bis zu diesem Punkt die Grundlage gelegt hat.

Weitere Informationen von Otto Engineering Inc. erhalten Sie unter ottoexcellence.com oder telefonisch unter 847-428-7171.