Herausforderungen in kollaborative Siege verwandeln: Gentz Industries' bewährter Ansatz

Gentz Industries in Warren, Michigan, ist einer der Betriebe, die manche Lieferanten gerne als Kunden haben, andere nicht. Gentz als guten Kunden zu haben, macht einen Lieferanten besser – und alle dessen andere Kunden profitieren ebenfalls.

Man könnte Gentz "herausfordernd" nennen. Doch Herausforderungen zu meistern, ist der beste Weg, stärker zu werden. Nicht dass das Unternehmen "schwierig", "fordernd" oder "immer hart verhandelnd" wäre. Im Gegenteil: Es ist bemerkenswert offen, kooperativ und fair. Das Problem: Gentz widmet sich einzigartig anspruchsvollen Produktionsanforderungen in Luftfahrt und Energieerzeugung. Fertigung komplexer Turbinentriebwerkskomponenten für kommerziellen und militärischen Markt ist ein Hauptgeschäft. Dazu gehören Brennkammern, Hochdruckturbinengehäuse und Auspuffgehäuse. Neben CNC-Prozessen wie Drehen, Fräsen und EDM hat der Betrieb umfangreiche Expertise im Umformen von Blech mit Hydraulikpressen, Laserschneiden, Wasserstrahlschneiden, Hydroformen und anderen Prozessen. Herausragendste Fähigkeit: Montage zahlreicher bearbeiteter und umgeformter Teile zu Fertigprodukten mittels WIG-Schweißen, Elektronenstrahlschweißen, Vakuumofenlöten und anderen fortgeschrittenen Fügetechniken.

Qualitätsanforderungen für Strahltriebwerkskomponenten sind extrem streng, und deren Erfüllung ist Gentz oberste Priorität – der Ruf in der Branche hängt davon ab. Weitere Top-Themen: Effizienz und Kostenkontrolle, die Rentabilität bestimmen.

In den letzten paar Jahren hat Gentz seinen Ansatz beim Einkauf von Schneidwerkzeugen geändert. Im gleichen Zeitraum auch seine Philosophie bei Maschineninvestitionen. Diese Änderungen sind ein Grund, warum das Unternehmen kontinuierlich Bearbeitungszeit reduziert, Rüstungen minimiert und Teilehandling verringert, während es konsequent Qualitäts- und Kostenziele trifft. Interessanterweise spendet Gentz mehr für speziell entwickelte Wendeschneidplatten und maßgeschneiderte Werkzeughalterstile, während es sich von teuren High-End-Maschinen abwendet. In beiden Fällen spiegelt dies wider, dass das Unternehmen wertbewusster geworden ist.

Wertbewusstsein bei Schneidwerkzeugausgaben wie bei Maschineninvestitionen macht einen großen Unterschied. Dieser Betrieb kauft viele Schneidwerkzeuge. Laut Einkaufsleiter Mark McWilliams gibt der Betrieb ca. 1,25 Mio. $ jährlich für Hartmetall-Wendeschneidplatten aus. Gentz kaufte auch etliche Maschinen, besonders im letzten Jahr bei Hochlauf für die Turbinengehäuseproduktion des Pratt & Whitney 150 Strahltriebwerks. Seit Anfang 2007 installierte das Unternehmen 10 neue CNC-Werkzeugmaschinen.

Um das Beste aus Ausgaben für Hartmetallplatten und Schneidwerkzeugprodukte herauszuholen, entwickelte Gentz einen ungewöhnlichen Ansatz zur Zusammenarbeit mit Hauptlieferant Seco Tools (Troy, Michigan) und dessen lokalem Händler E & R Industrial. Der Betrieb führt monatliche Foren durch, in denen er seine drängendsten Bearbeitungsherausforderungen diesen Lieferanten präsentiert. Diese Foren hatten bemerkenswerten Erfolg bei Drehapplikationen, Fräsen profitierte ebenfalls.

Obwohl die neue Philosophie bei Maschineninvestitionen vielleicht nicht so bahnbrechend ist, verdient sie gleiche Aufmerksamkeit. Bis vor 2-3 Jahren herrschte eine "Man bekommt, wofür man zahlt"-Mentalität bei Neukäufen. Das führte zu meist teuren Maschinen, viele aus Japan. Obwohl diese immer noch als hochproduktive Assets gelten, ging das Unternehmen einen anderen Weg. Für schwierigste Drehapplikationen in Inconel und anderen Exoten legierte Gentz taiwanesische Maschinen zu: Horizontaldrehmaschinen und VMCs von Johnford, Vertikaldrehmaschinen von You Ji. Dieser Denkwechsel ist largely auf Absolute Machine Tools (Lorain, Ohio), den US-Importeur, und dessen Händler Single Source Technologies zurückzuführen. Diese Maschinen erfüllen sowohl Gentz' anspruchsvolle Leistungskriterien als auch "mehr Maschine fürs Geld". Laut COO Roger Bartolemei ermöglichte der Wechsel zu taiwanesischen Maschinen die Beschaffung sowohl der Fähigkeit als auch der Kapazität, um mit wachsender Nachfrage nach Jet-Engine-Komponenten Schritt zu halten.

Ein OEM- und Reparatur-Jobshop

Obwohl Gentz' Ansatz bei bestimmten Lieferantenbeziehungen atypisch sein mag, sticht der Betrieb in anderen Punkten hervor. Er fertigt lange Serien komplexer Teile in niedrigen Volumen. OEM-Produkte machen ca. 80-85% des Umsatzes aus. 15-20% sind "Überholungs"-Arbeit – Reparatur, Aufbereitung und Upgrade kritischer Jet-Engine-Teile. Da Überholungsaufträge oft sofort umgesetzt werden müssen, um Flugzeuge schnell wieder in die Luft zu bringen, folgt Gentz Prinzipien des "Quick Response Manufacturing", einer Lean-Variante für Jobshop-Umgebungen. Maschinen sind in Zellen angeordnet, die einen Operationssatz autark abschließen. Schnelle Umrüstung, standardisiertes Werkzeug, visuelle Fertigung (alles sichtbar und klar gekennzeichnet für fehlerfreie Identifikation) werden im gesamten Shop praktiziert.

Das Unternehmen entwickelt sich seit Jahren entlang dieser Linien, blieb aber seinen Wurzeln als Luftfahrt-Jobshop seit Gründung 1949 treu. Der aktuelle Standort in Warren liegt kurz vom ursprünglichen entfernt. Die letzte Erweiterung, abgeschlossen Dezember 2007, brachte die Gesamtfertigungsfläche auf ca. 132.000 sq ft. Die Belegschaft wächst, nähert sich 300.

Der Fertigungsansatz ist umfassend. Ingenieure arbeiten mit Kunden-Designern an Verbesserung nicht nur der Fertigbarkeit, sondern auch der Reparierbarkeit. Gentz kann Reparatur- und Wartungshandbücher entwickeln, während es OEM-Produktionsprozesse entwickelt, und Reparaturpakete mit Lieferung der fertigen Komponenten bereitstellen. Produktionsprozesse bleiben nach Anlauf nicht starr. Überlegungen zur Straffung und Kostensenkung beginnen sofort.

Ein scheinbarer Paradox: Das Unternehmen ist gleichzeitig vorsichtig und aggressiv bei Versuchen, Fertigungsprozesse zu verbessern. Eine Komponente kann Zehntausende Dollar Wertzuwachs darstellen, wenn sie einen bestimmten Vorgang erreicht. Ist dieser stabil und vorhersehbar, ist der Betrieb verständlicherweise vorsichtig gegenüber Änderungen, die den Status quo stören könnten. Stellt der Status quo einen Flaschenhals, übermäßigen Werkzeugverschleiß, Widerstand gegen Automation oder andere suboptimale Leistungsniveaus dar, sucht der Betrieb aktiv nach besseren Wegen.

Deshalb machen Interaktionen mit Maschinen- und Schneidwerkzeuglieferanten einen großen Unterschied für Gentz.

WERKZEUG-FOREN

Die monatlichen "Werkzeug-Foren" sind ein gutes Beispiel, wie Gentz Interaktionen mit einem Lieferanten auf ein neues, vorteilhaftes Level hebt. Teilnehmer: Gentz-Personal aus CNC-Programmierung, Engineering, Einkauf. Bartolomei und Jim Stevens, OEM-Fertigungsleiter, sind meist dabei, was Top-Management-Unterstützung zeigt.

Belinda Smith, Applikationsingenieurin bei Seco, schließt sich meist ihrem Gegenpart von E & R Industrial an. Als die Foren-Idee vor paar Jahren entstand, wurden andere Schneidwerkzeughersteller, deren Produkte bei Gentz im Einsatz waren, eingeladen, aber nur Seco nahm das Konzept enthusiastisch an.

Treffen fokussieren meist auf einen bestimmten Vorgang, der Aufmerksamkeit braucht. Im Kern geben diese Foren Gentz die Chance, den Werkzeuglieferanten herauszufordern, einen besseren Weg für diesen Vorgang zu finden. Nach Identifikation von Problem- oder Unzufriedenheitsbereichen diskutiert die Gruppe Optionen und Alternativen, bevor sie konkrete Verbesserungsprojekte festlegt. Diese werden priorisiert und in den "Aktionsregister" eingetragen – eine Liste laufender Projekte mit Startdatum, erwartetem Abschlussdatum und Notizen zu spezifischen Leistungszielen. Der Aktionsregister ist das Hauptergebnis jedes Forums, das meist ca. 90 Minuten dauert.

Oft hat Seco neue Schneidstoffe, Plattengeometrien oder Beschichtungen als Reaktion auf Aktionsregister-Punkte entwickelt. Wenn sich diese "Gentz-Spezialitäten" auf dem Shopfloor bewähren, werden einige wahrscheinlich Standard im Seco-Katalog. Andere sind einzigartige Lösungen für die einzigartigen Schwierigkeiten der fortschrittlichen Designs von Gentz-Werkstücken.

Das Gentz-Team versteht, dass Kostenfokus auf Kosten des Schnitts liegen muss, nicht auf Kosten des Werkzeugs. Ein speziell entwickeltes Werkzeug kostet wahrscheinlich mehr, manchmal erheblich mehr, als ein Standardartikel. Teilkostenanalyse macht den Wert eines teureren Einsatzes oder Halters apparent und rechtfertigbar. Ebenso erkennt das Team, dass es offen sein muss für Konzepte, die seine Vorstellungen von Werkzeugpraxis herausfordern. Das kann bedeuten, ein Werkzeug bei Geschwindigkeiten oder Vorschüben zu fahren, die bei Testschnitten Nervosität verursachen.

Ein frühes Beispiel erfolgreicher Zusammenarbeit zwischen Gentz und Seco betraf ein Gewindefräsvorgang in einem Inconel-Brennkammermantel. Basierend auf Input des Werkzeuglieferanten sparte der Betrieb über 60.000 $/Jahr durch Reduzierung der Zeit für 52 Gewindelöcher pro Mantel und Eliminierung des manuellen Nachgewindeschneidens jedes Lochs. Bei initialer Prozessentwicklung wollte der Betrieb einen 0,156 Zoll Gewindefräser nutzen. Leider konnten Fräser dieser Größe anderer Lieferanten die Gewinde nicht in Vollgröße schneiden ohne zu brechen. Man musste sich für einen größeren, weniger schwachen Fräser entscheiden, drei leichte Gänge pro Loch fahren, wodurch Gewinde untermaßig blieben. Manuelles Nachgewindeschneiden jedes Lochs erforderte im Schnitt 90 Minuten zusätzlich pro Mantel.

Frau Smith glaubte, der Betrieb könne die Löcher mit einem 0,156 Zoll Gewindefräser aus Secos Threadmaster-Serie in Vollgröße produzieren. Diese Vollhartmetallwerkzeuge haben Mikrokorn-Karbidstruktur und TiCN-Beschichtung. Doch weitere Änderungen waren nötig. Zur Optimierung der Schnittbedingungen für diesen Grad mussten Vorschübe auf 194 ipm verdoppelt und Spindeldrehzahlen auf 5.000 U/min (Maschinenmaximum) erhöht werden. Wechsel auf Schrumpfspanntechnik war notwendig, um Auslauf bei diesen Einstellungen zu minimieren, bestand sie darauf. Selbst Programmierroutinen mussten angepasst werden. Obwohl die vorgeschlagenen Änderungen extrem schienen, war die Logik des Systemansatzes überzeugend. In Tests bewies der neue Gewindefräser Festigkeit und Verschleißfestigkeit, um Vollmaßgewinde in zwei statt drei Gängen zu produzieren.

Mehrere Lehren ergaben sich: Essentiell war Einbindung von Engineering, Programmierung und Shopfloor-Personal. Wichtig, nicht nur das Schneidwerkzeug, sondern auch Halter, Bearbeitungsparameter und Programmierung zu betrachten. Notwendig, einen Vertreter des Werkzeugherstellers bei Versuchen dabei zu haben, um sicherzustellen, dass alle Empfehlungen vollständig umgesetzt und Testschnitte fair durchgeführt wurden.

WERT NEU DENKEN

Obwohl es nie zu spät ist, einen Vorgang durch neue Werkzeuglösung zu verbessern, ist es viel härter, Constraints oder Ineffizienzen aus Maschinenlimitationen zu überwinden. Da Gentz seine Werkstücke vom Designintent bis Wartung/Reparaturzyklen gründlich versteht, nutzt es diese Einsicht, um Anforderungen an neue Maschinen unmissverständlich zu formulieren. Doch Flexibilität und Pragmatismus haben dem Betrieb gut gedient. Der jüngste Wechsel zu "wertpreisigen" Maschinen aus Taiwan entspricht der charakteristischen Offenheit für Veränderung.

Kürzlich konzentrierte sich der Betrieb auf Steigerung der Produktion dünnwandiger Gehäuse und Mantel in Hochtemperaturlegierungen wie Inconel 718, ein häufiges Material. Nachfrage nach diesen Teilen ist gestiegen, besonders mit neuen Aufträgen für Pratt & Whitney 150 Turbinengehäuse. Typischerweise sind sowohl AD als auch ID dieser Teile durch komplexe Konturen und Nuten mit feinen Oberflächenanforderungen gekennzeichnet. Einige Gehäuse erreichen 40 Zoll Durchmesser und 30 Zoll Höhe. Meist starten sie als Schmiedeteile, die 3-4 mal so schwer wie das Fertigteil sein können. Nach Bearbeitung können Wände 0,06 oder 0,08 Zoll dünn sein. Dimensions-Toleranz auf Durchmesser typischerweise 0,001 Zoll. Toleranzen auf Breiten komplexer Nuten und Rillen oft genauso eng.

Um die steigenden Aufträge zu bewältigen, wollte Bartolomei initially bei konventionellen Drehzentren bleiben. Doch Händler Single Source Technologies lenkte ihn zu einem Johnford ST-Modell Schrägbettdrehzentrum mit dem außergewöhnlich großen Schwenk für den vollen Gehäusedurchmesserbereich. Dennoch zögerte Bartolomei. Sollten wir nicht die teureren Maschinen in Betracht ziehen, an die wir gewöhnt sind? In seinem Kopf waren Steifigkeit, Zuverlässigkeit und Genauigkeit dieser Maschinen als selbstverständlich anzusehen.

Keith Kauzlarich, VP Sales bei SST, wusste, dass Gentz kompromisslos bei Top-Qualitätsmaschinen mit hohem Service- und Supportlevel ist. Doch er sah, dass Johnfords und andere taiwanesische Maschinen gut passen würden. Beispielsweise hatte das Johnford-Drehzentrum nicht nur den außergewöhnlichen Schwenk, den der Betrieb suchte, sondern auch andere Eigenschaften, die es besonders geeignet für Inconel-Bearbeitung machen.

Chef davon ist Steifigkeit. Gewicht und Größe des Bettgusses sowie Kastengestellbauweise an den Achsen würden Vibrationen aus den Kräften der Inconel-Bearbeitung absorbieren. (Als Werkstückmaterial ist Inconel sowohl schwer zerspanbar als auch hochsensibel für Vibrationen, also chatteranfällig.) Der 60 PS Spindelmotor und große Spindellager dieser Drehmaschine liefern die Power für diese Schnitte, besonders im Schruppen, wo hohes Drehmoment bei niedriger Drehzahl nötig ist. Auch der 60-Grad-Winkel der Schrägbettneigung lässt den Bediener nah an die Teile in der Arbeitszone herankommen.

Steve Ortner, Präsident von Absolute Machine Tools, glaubt, dass Maschinen dieses Herstellers jetzt einen Vorteil gegenüber vergleichbaren japanischen Modellen haben, weil Johnford nicht dem Trend zu leichteren, massearmen Designs folgte, den japanische Hersteller für Hochgeschwindigkeitsanwendungen favorisierten. Er weist darauf hin, dass die schwereren Meehanite-Güsse dieser Drehmaschinen die außergewöhnliche Steifigkeit für die harten Luftfahrtlegierungen bei Gentz liefern.

Zusätzlich zu konventionellen Drehzentren brauchte Gentz auch Erweiterung der Vertikaldreh-Ressourcen. Doch lange Lieferzeiten bei bevorzugten Optionen schlossen diese aus. Bartolomei wurde zu VTL-Modellen von You Ji geleitet, einer weiteren taiwanesischen Linie, importiert von Absolute Machine Tools. Wie Ortner betont, erfüllten diese nicht nur die Spezifikationen, sondern waren auch sehr zuverlässige Produkte mit bewährter Erfolgsbilanz in Luftfahrtanwendungen. Zudem waren die von Gentz gesuchten Modellgrößen ab Werk mit kurzen Lieferzeiten verfügbar.

Ein Punkt, der Skepsis gegenüber taiwanesischen Maschinen nährte, war der Preis. Beide Marken waren signifikant günstiger als Gentz' erwartete Investition. Das war ein Unternehmen, das nie Schnäppchenjagd bei Maschinenkauf betrieb. An Fertigungsausrüstung zu sparen war nicht sein Stil und nicht der Weg, Qualitätsarbeit in der anspruchsvollen Luftfahrtindustrie zu sichern.

Letztlich arrangierte SST, dass das Gentz-Team bei Absolute's Hauptsitz in Ohio Johnford- und You Ji-Maschinen vorgeführt bekam. Auch Besuche bei Kunden in der Region, die diese Marken in ähnlichen Luftfahrtanwendungen installiert hatten. Beide bearbeiteten Inconel mit großem Erfolg. Das reichte, um den Betrieb zur Bestellung zu bewegen. Die ersten zwei Johnford-Drehmaschinen wurden sich gegenüberliegend in einer Zelle mit mittigem Hallenkran für Be-/Entladen installiert. Eine ähnliche Zelle mit zwei You Ji VTLs folgte kurz nach.

Laut Bartolomei liefen die Maschinen so gut, dass Folgeaufträge für beide Hersteller folgten. Darunter ein Paar Johnford SV-41H VMCs mit 4-Achs-Rundtischen. Wie fast alle Maschinen bei Gentz laufen die neuen Schrägbett-, VTL- und VMCs 24/6. Die Zuverlässigkeitsbilanz dieser Maschinen hat Erwartungen übertroffen, wobei anzumerken ist, dass Gentz ein diszipliniertes präventives Wartungsprogramm im Rahmen seiner Lean-Fertigung und kontinuierlichen Verbesserung betreibt.

ZUKUNFT DER FERTIGUNG

Gentz' Erfolg in der Luftfahrt wird als Modell für das Überleben der Fertigung im Südosten Michigans gesehen. Viele Beobachter haben den Niedergang der Autoindustrie in der Region und die damit verbundenen Arbeitsplatzverluste miterlebt, nur um zu schließen, dass Fertigung in dieser Region keine Zukunft hat. Gentz widerlegt diese Aussicht deutlich.

Neben der Schaffung gut bezahlter Arbeitsplätze für wachsende Belegschaft in eigenen Anlagen unterstützt Gentz andere Fertigungsunternehmen in der Region, wenn Prozesse benötigt werden, die nicht intern angeboten werden. Auch lokale Zulieferer wie Seco Tools und Single Source Technologies werden unterstützt. Doch alle bei Gentz verstehen, dass anhaltender Erfolg nie garantiert ist. Das Unternehmen muss seine Stärke erneuern, indem es sich selbst herausfordert, seine Lieferanten herausfordert und seine Kunden stark hält.