Innovative Tools:Veränderungsbereitschaft, Upgrade ist der Schlüssel zum Erfolg

"Führen, folgen oder aus dem Weg gehen." Die Worte von Lee Iaccoca als Chef der Chrysler Corporation haben sich in der Zerspanung und Fertigung noch nie als wahrer erwiesen als heute. Um effizient, effektiv und wettbewerbsfähig zu sein, müssen führende Unternehmen innovativ sein.

Erfahrung in der Zerspanung ist wertvoll und notwendig. Erfahrung lässt sich jedoch am besten als Bewerter des Neuen nutzen und nicht nur als Beharren auf Altbewährtem. Fast täglich kommen neue Technologien in der Zerspanung hinzu. Kühlmittel durch das Werkzeug, Hochdruckkühlmittel und Hochgeschwindigkeitsbearbeitungstechniken sind alles Innovationen, die sich schnell durchsetzen.

Was kommt als nächstes? Wer geht das Risiko ein?

Du? Du solltest besser.

Ein typischer Fall
Einst nur ein Material für Militär- und Raumfahrtsysteme, nimmt die Verwendung von Titan jetzt erheblich zu. Es taucht in allem auf, von Golfschlägern und Autos bis hin zu Mobiltelefonen und Hüftersatz. Dennoch ist die Bearbeitung von Titan für viele Unternehmen nach wie vor ein Problem. Aufgrund der Materialeigenschaften von Titan wird das für die Spanbildung bei der Zerspanung notwendige plastische Fließen erst bei deutlich erhöhten Temperaturen eingeleitet. Herkömmliche Werkzeuge – Schnellarbeitsstahl, Hartmetall und beschichtetes Hartmetall – leiden alle unter dieser hohen Temperaturbelastung. Die Kräfte sind hoch, die Werkzeugstandzeiten gering, der Werkzeugverschleiß ist schnell und die Bearbeitungszeiten sind lang und teuer.

Ein Zulieferer der Luft- und Raumfahrt hatte ein besonders problematisches Titanteil. Die Prozesszeiten waren lang (mehr als 20 Stunden pro Teil) und die Materialkosten waren hoch, da das Unternehmen überschüssiges Material verwendet hat, um die Wärme abzuleiten und den während der Verarbeitung erzeugten Verzug zu reduzieren.

Der Schlüssel zum Erfolg
Unsere fachmännische Forschung im Werk des Lieferanten und bestätigt durch Standzeittests in den TechSolve Labs von Dr. M. Eugene Merchant Machining in Cincinnati, hat bewiesen, dass die Werkzeugauswahl eine wichtige Rolle bei der Entwicklung einer Best Practice für die Zerspanung spielt Titan. Die Forschung und Tests entdeckten auch Techniken zum Auftragen von Kühlmittel und die Verwendung von Fünf-Achsen-Bearbeitung, um das Schneidwerkzeug leicht (ca. 1 Grad von der Vertikalen) in das Material zu neigen, was den optimalen Prozess ergab.

Das verwendete Werkzeug war ein mit 10 Schneiden beschichteter (TiAlON) Vollhartmetall-Schaftfräser. Die Anzahl der Spannuten war erfolgskritisch, da sie die Spanbelastung pro Zahn reduziert und gleichzeitig den Vorschub pro Umdrehung insgesamt erhöht hat. Dadurch werden gleichzeitig die Kräfte reduziert und die Zerspanungsleistung erhöht, während gleichzeitig weniger Wärme erzeugt wird. Hochdruck-Kühlschmierstoff drückt Kühlschmierstoff in die Schnittzone – zusätzliche Kühlung des Prozesses. Die 1-Grad-Neigung des Werkzeugs ermöglichte einen leichteren Zugang zum Kühlmittel und entkoppelte die Schneide vom Schnitt, was den Kühlprozess weiter ermöglichte.

Die Kombination aus schnelleren Schnitten mit geringer Kraft (die Grundlagenwissenschaft hinter Hochgeschwindigkeits-Bearbeitungstechniken) und einem besseren, effektiveren Wärmemanagement des Prozesses ermöglichte einen deutlich effizienteren Bearbeitungsprozess. Der Materialbedarf wurde um ein Drittel reduziert, da die Notwendigkeit des Verzugsschutzes zusammen mit dem zusätzlichen Material, das zum "Anschleichen" der fertigen Geometrie benötigt wird, reduziert wurde. Es waren nur zwei Schnitte erforderlich, ein Grobschnitt und dann ein Fertigschnitt. Dadurch konnte die Bearbeitungszeit auf die Hälfte des ursprünglichen Prozesses reduziert werden. Ein „Einschleichen“ war nicht mehr nötig und die Prozessparameter ergaben deutlich höhere Abtragsraten. Die Qualitätsausbeute wurde auch erhöht, da die Verzugsprobleme im endgültigen Teil nicht annähernd so signifikant waren und die Geometrie innerhalb der Toleranz blieb.

Der ultimative Schlüssel zum Erfolg der Organisation war ihre Bereitschaft zur Veränderung. Es war ein Risiko dabei. Innovation birgt naturgemäß Risiken. Die Erfahrung Ihrer Mitarbeiter kann dieses Risiko jedoch durch die optimale Auswahl von Möglichkeiten mindern. Damit sie dies tun können, müssen sie dem Neuen, Großartigen und (kein Wortspiel beabsichtigt) dem neuesten Stand der Technik ausgesetzt sein.

Die Führung mit erfinderischen Werkzeugen und Verarbeitung wird es einer Organisation ermöglichen, auf nationaler und globaler Ebene profitabler und effektiver zu konkurrieren. Entweder Sie führen mit Innovation in Ihren Bearbeitungsprozessen oder Ihre Konkurrenz wird es tun.

Über den Autor:
Mike Gugger ist der Manager von Spezialprojekten bei TechSolve. Guggers Erfahrung konzentriert sich auf den Shopfloor. Vor seiner Rückkehr an die Schule für sein Ingenieurstudium sammelte Gugger mehr als 10 Jahre Erfahrung in der Zerspanung und übernahm mehr Verantwortung bis zum Gruppenleiter, der für Einrichten, CNC-Programmverifikation und Schulung des Werkstattpersonals verantwortlich war. Nach seinem Bachelor-Studium kombinierte Gugger seinen Hintergrund und seine Ausbildung und wendete sie auf den Bereich der Fertigungstechnik an. Zu seinen Verantwortlichkeiten gehörten die CNC-Programmierung und die Softwareimplementierung; Ausbildung von Programmierern und Bedienern; Werkzeug-, Vorrichtungs- und Verfahrensentwicklung; Begründung, Beschaffung und Implementierung von Investitionsgütern; JIT und ISO 9000; Entwicklung von DNC- und Shopfloor-Kommunikationssystemen; und Verwaltung.

Durch einen praktischen Ansatz können die Branchenexperten von TechSolve:Lean- und andere Projekte zur Produktivitätsverbesserung und Kostensenkung auf Unternehmens- und Lieferkettenebene implementieren; Unterstützung der Entwicklung neuer Produkte und Wachstumsplanung; und Programm- und Produktmanagern helfen, die Kosten für hochvolumige oder niedrigvolumige/hochpreisige metallene technische Teile zu senken.