Multispindel-Produktion revolutioniert: Otto Engineerings innovativer Ansatz

Wenn ein Betrieb Maschinen sucht, verlässt er sich oft auf Expertenrat. Maschinenbauer kennen ihre Ausrüstung und Fähigkeiten – sie sollten wissen, für welche Anwendungen sie optimal sind und wo sie versagen.

Otto Engineering Inc., Carpentersville, Illinois, denkt aber out-of-the-box und fordert Lieferanten mit neuen Ansätzen traditioneller Praktiken heraus. Production Machining erzählte Ottos Geschichte vor 15 Jahren. Dieses Follow-up zeigt einen Double-Down auf den Erfolg, der einst so radikal war, dass der Lieferant zögerte, die Maschine zu verkaufen. Während CNC-Mehrspindler für Kleinserien nicht ungehört ist, die Maschine genau dafür zu kaufen und riesigen Erfolg damit zu haben, überrascht die meisten außerhalb der Organisation.

Unter Kontrolle

Otto 1961 gegründet für Entwicklung und Fertigung von Schaltprodukten und Kommunikationszubehör für anspruchsvolle Anwendungen. Ursprünglich Dreh- und Drucktaster, heute umfangreiche Linie: Kontaktschalter, Kippschalter, Griffe. Märkte: Militär, Luftfahrt, Landwirtschaft, Bau u. a. Aktuelles Projekt: Schalter für NASAs Orion-Projekt – Mensch zum Mars innerhalb nächsten Jahrzehnts.

2004, über DMG MORI USA Inc. Chicago Tech Center, kaufte Otto einen Gildemeister GMC 35 ISM CNC 6-Spindel-Mehrspindler. Großinvestition für Durchsatzreduzierung und Shopfloor-Flexibilität. Erwartungsgemäß: manche Teileläufe 10.000+ Werkstücke – nicht überraschend. Aber ungewöhnlich: Läufe von 50, 25, sogar 5 Teilen – ja, 5 Teile; 6-Spindler, also ein Extrateil. Nur mit minimalen Rüstzeiten gelingt so kleine Losgrößen. Durchschnittslauf: 200–1.000 Teile, 2–6 Stunden Produktionszeit.

Obwohl Mehrspindler für lange Rüstzeiten bekannt sind, hält Otto Durchschnittsrüstzeit auf dem Gildemeister bei nur ca. 15 Minuten. Je nach Terminplan: manche Tage 6 Umrüstungen in 9-Stunden-Schicht, andere Tage ein Job den ganzen Tag.

Warum es funktioniert

Seit Maschinenkauf programmierte Shop Supervisor Tom Secreto 412 verschiedene Teile – 7 Teilefamilien, durchschnittliche Zykluszeit 16 Sekunden/Teil. Er managt mit Werkzeugbibliothek von nur 13 verschiedenen Frontbohrern, 16 Front-/Rückseiten-ID-Drehwerkzeugen, 10 Trommel-Seiten-OD-Drehwerkzeugen, 6 Fräswerkzeugen – gesamt 45 Werkzeuge, die ein-/ausgewechselt werden.

Nur Aluminiumstangen gleichen Durchmessers für alle Teile. Teile: 0,875 Zoll bis 0,16 Zoll (ca. 22–4 mm) Durchmesser. Um Mehrkosten bei kleinerem Durchmesser (Verschnitt) auszugleichen, hält Otto strenge Standards für saubere, ölfreie Späne beim Recycling. Wegfall von Stangendurchmesserwechsel spart signifikante Rüstzeit.

Alle Werkzeuge Schnellwechsel, alle voreingestellt. Siemens-Steuerung mit mehr als genug Werkzeugversätzen pro Position ermöglicht einfaches Einstellen aller Geometrieversätze pro Werkzeug. Typisches Rüsten: 4–5 Werkzeuge in Maschine, Programm laden, Abstechspannzange wechseln. Extrazeit in Programmierung für perfekte Simulationspassung. Bediener drückt Zyklusstart – Vertrauen in Genauigkeit des ersten Teils.

Secreto weiß, welche Teile als nächstes laufen, und hat Setup bereit. Alle voreingestellten Werkzeuge und Rüstbedarf in Schrank neben Maschine. Shop Manager John Lang: Herausforderung bei Mehrspindler: Abstand Gegenspindel zu Abstechspannzange einstellen – bestimmt Gesamtlänge. Ottos Strategie: Indikator inside Maschine montieren. Je nach Vorteil zeigt er präzise Justage für nächstes Teil. Vielleicht nur 0,18 mm Unterschied, aber Justage exakt „plus/minus null“ – nächstes Teil beim ersten Mal richtig.

Der Trick: Statt Teilefamilien betrachtet Otto Werkzeugfamilien – kreativer Programmieransatz. Bestehende Werkzeuge anschauen, welche Teile damit passen, even wenn Extraschnitte am Teil nötig sind für die Form – minimaler Zykluszeitaufwand. „Meist gibt es auf Mehrspindler freie Zeit, da Zykluszeit von längster Operation/Slide abhängt“, sagt Secreto. „Beispiel: Slide 6 ist 18 Sekunden, längste, Zyklus = 18 Sekunden. Slide 2 ist Rauhbohren, nur 12 Sekunden. Sechs Sekunden mehr Rauhbetrieb auf Slide 2 ändern Gesamtzyklus nicht.“ Werkzeuge zur Bibliothek hinzufügen: letzter Ausweg, fast nie getan.

Messbare Vorteile

„Wir verdienen eigentlich mehr an Schaltern bei kleineren Losgrößen“, sagt Lang. „Marge viel höher. Die meisten Betriebe hätten Probleme, Zykluszeit bei 15 Sekunden zu halten bei so viel Geometrie.“

Solche Teile auf konventionellem CNC-Drehautomat: bis zu 2 Minuten, Rüsten 3–5 Stunden. Mehrspindler ~7x besser in Zykluszeit. Lang weiß es, weil Otto alle diese Teile früher auf konventionellen CNC-Drehautomaten fertigte. ROI der Gildemeister-Investition spielte signifikante Rolle im anhaltenden Unternehmenserfolg. Lang: Als er bei Otto anfing, 5 Mio. $ Umsatz. Jetzt 130 Mio. $, stetig wachsend (inkl. 15 % 2018) seit Maschineninstallation.

Durch Kleinserien und schnelle Rüstzeiten nutzt Otto die Maschine quasi als Lager/Inventar. Kein Überbestand. Selbst bei Großauftrag 5.000–10.000 Stück: nächsten Tag versandfertig. Auf konventionellem CNC-Drehautomat: eine Woche. Selbst mit mehreren Drehautomaten länger wegen zusätzlicher Rüstungen. Kunden schätzen Turnaround – kein Vorausbestellen nötig. Vertrieb wirft Aufträge rein, Produktion reagiert sofort.

Was kommt als Nächstes

Neben CNC-Zerspanung: Spritzguss, Stanztechnik, Kabelmontage, Kabelumspritzung – ca. 575 Mitarbeiter. Kürzlich Werkzeugbau-Unternehmen zugekauft. Gegen wachsenden Fachkräftemangel: zwei Lehrlinge/Jahr direkt nach High School. Zeit bei Illinois Tooling and Manufacturing Association, dann Einstieg bei Otto als Zerspaner, Modellbauer, Formenbauer, Werkzeugmacher – je nach Stärken. Lang: „Vor 5 Jahren Report: in 10 Jahren (also in 5 Jahren) ist Hälfte Belegschaft im Ruhestand. Problem lösen. Durch junge Talente plus Top-Personal vom Werkzeugbau decken wir Zukunft ab.“

Trotz Personalthemen wächst Unternehmen rasant. Bau neuer 100.000 ft² Tech Center, Eröffnung Juni – beherbergt viel CNC-Zerspanung und Stanztechnik. Damit kommt neuer Gildemeister, fast identisch zum aktuellen. In Montage, Lieferung Juni.

Aktueller Mehrspindler seit frühen Tagen nahe Kapazität. Neue Maschine bringt mehr Flexibilität für andere Zerspanungsstrategien. Überlegung: neue Maschine mehrere Stangendurchmesser 7/8 Zoll bis 1 1/16 Zoll. „Stangendurchmesserwechsel ~halber Tag, deshalb bisher vermieden“, sagt Lang. „Aber wir bekommen Chance, Dinge anders anzugehen, und verlagern noch mehr Teile von konventionellen CNC-Drehautomaten.“

Otto hat großen Erfolg mit GMC 35 ISM – auf Mehrspindler das, was als Kurzläufe und viele Rüstungen gilt. Funktioniert gut: Teile schnell liefern, Maschine quasi als Lagerersatz. Erstaunlich geringer Wartungsaufwand. Schlitten noch original, kein Rebuild nötig. Nach 73.000+ Produktionsstunden nur Wartung an Elektronikantrieben, Kabeln, Stangenzuführer. Otto erwartet gleiche Ergebnisse von neuer Maschine und blickt auf weiteres Wachstum durch die Kreativität, die den Grundstein legte.

Mehr Infos: Otto Engineering Inc., ottoexcellence.com, 847-428-7171.