Warum manuelle Zerspanung in der modernen Fertigung unverzichtbar bleibt

Wie sieht die Zukunft der manuellen Zerspanung aus? Wie wird manuelles Fräsen heute genutzt, um die nächste Generation von Maschinenbedienern, CNC‑Programmierern und Prozessingenieuren zu schulen? Wir fragten Fertigungsprofis und Ausbilder aus verschiedenen Regionen.

Wird manuelle Fertigung in der Zukunft noch existieren? Für das Erlernen der Grundlagen sagen alle befragten Branchenprofis: Ja, es ist weiterhin essenziell.

Da Automatisierung immer zentraler für die Fertigung wird, spielen technologische Fähigkeiten eine führende Rolle. Doch es gibt Dynamiken zwischen physischer Teilefertigung, Maschinenfähigkeiten sowie Programmier‑ und Modellierungssoftware, die weiterhin ein Verständnis manueller Praktiken erfordern.

Wird es sich in der Zukunft ändern? Branchenanalysten glauben, dass Automatisierung langfristig Jobfunktionen und Rollen verändern wird.

„Weniger als 5 % der Berufe können durch Anpassung derzeit demonstrierter Technologie vollständig automatisiert werden“, schreibt McKinsey in „Human + Machine: A New Era of Automation in Manufacturing“. „Jedoch könnten etwa 60 % von ihnen 30 % oder mehr ihrer Teilaktivitäten automatisiert werden. Mit anderen Worten: Allein durch Anpassung und Integration aktueller Technologie könnte Automatisierung – zumindest in gewissem Maße – die Mehrheit der Berufe verändern.“

Technische Hochschulen, vierjährige Studiengänge und Hersteller selbst sind bestrebt, sich anzupassen – aber sie sind auch in der heutigen Realität verankert: Menschen stehen im Zentrum der Fertigung. Die Nachfrage nach qualifizierten Arbeitskräften erfordert ein hybrides Set an Technologiefähigkeiten, einschließlich Maschinenprogrammierung und kritischem Wissen über Teilefertigung innerhalb einer Maschine. Das wird nicht verschwinden – selbst wenn Automatisierung Prozesse eingrenzen und Lücken füllen kann, werden Hersteller immer Problemlöser brauchen. Und Probleme lassen sich nur mit einem soliden Verständnis von Funktionen und Ergebnissen lösen, sagen Experten.

Wie können Sie die benötigten Fähigkeiten finden? Lesen Sie „This MFG Day: Shrink the Skills Gap, Hire Apprentices.“

Manuelle Fräsmaschinen nutzen, um Grundlagen zu vermitteln

Joe Vanstrom ist Dozent an der Iowa State University im Industrial Manufacturing Program und unterrichtet seit 12 Jahren professionell. Er ist ein großer Verfechter des Erlernens der Grundlagen der Teilefertigung und Maschinenfunktionsweise.

„Für jeden Studenten lasse ich einen Stufenwelle drehen“, sagt Vanstrom. „Damit sie verstehen, wie man einen Pass auf einem Durchmesser macht oder wie man die Stirnfläche eines Teils bearbeitet – denn wenn man die Dynamik zwischen Werkzeugen, Werkstück und Maschinenfähigkeiten nicht versteht, wird man viele Werkzeuge brechen, bevor man ein gutes Teil erhält.“

Es ist auch wichtig, die Grenzen der Maschinen‑Durchsatzleistung und die Fähigkeit, unterschiedliche Werkzeuglängen zu handhaben – und andere Teilefertigungsmerkmale – zu verstehen. Wenn Schüler und Azubis besser verstehen, wie Maschinen funktionieren und wie Teile physisch von Hand gefertigt werden, können sie leichter die Parameter berücksichtigen, die beim Programmieren und Entwerfen von Werkzeugbahnen auf größeren, fortgeschrittenen CNC‑Maschinen nötig sind, erklärt Vanstrom.

Jose Anaya, Dekan für Community und Student Advancement am El Camino College in Los Angeles, stimmt zu. Heutige Schüler sind sehr visuell und neigen zu 3D‑Modellierung und Computern – und sind sehr an additiver 3D‑Druck‑Fertigung interessiert – aber das Erlernen, wie man Teile fertigt und mit Werkzeugen handwerklich arbeitet, ist wirklich wichtig, um zuerst Techniker in der Fertigung zu werden, sagt Anaya.

„Man muss die Basics kennen“, sagt er. „Aber wir führen die Schüler auf einen Pfad hin zu Fortschritt mit höherwertigen Maschinen und Automatisierung.“

Zu diesem Zweck bringt das El Camino College den Schülern bei, wie sie sich mit Cobots und Robotern wohlfühlen, die „Pick‑and‑Place“‑Aufgaben ausführen – und wie sie die Programmierung und Prozess‑Engineering dahinter managen. Und Hersteller fordern diese Fähigkeiten von Azubis und Neueinstellungen, sagt Anaya. El Camino nimmt am Aero‑Flex‑Vor‑Ausbildungsprogramm mit Northrop Grumman und vielen weiteren Luft‑ und Raumfahrtunternehmen in Südkalifornien teil.

„Nach etwas Erfahrung fängt ein Bediener an, die Maschine anders zu hören“, sagt Vanstrom. „Er fängt an wahrzunehmen, dass eine Maschine nicht richtig klingt, wenn Werkzeuge verschleißen oder ob der pH‑Wert im Kühlschmierstoff stimmt … Diese Dinge helfen dem Bediener, das Beste aus der Maschinenarbeit herauszuholen.“

Grundlegend wollen diese Programme sicherstellen, dass ihre Schüler verstehen, wie man gute Späne macht, wie man Werkzeuge lange leben lässt und wie man gute Oberflächenqualitäten erreicht und identifiziert.

Machen Fertigungs‑Automatisierung und ‑Software Dinge zu einfach?

Machen Fertigungs‑Software und Automatisierung Dinge zu simpel und zu „Knopfdruck“? Manchmal kann das passieren, aber es gibt ein Gleichgewicht zwischen Technologie, die nützlich ist, und Übertreibung.

„Ja, aber das ist etwas Gutes und Positives“, sagt Anaya. „Der Trugschluss daran ist, dass man trotzdem verstehen muss, was man tut – und was hinter der Software passiert.“

Produktivitäts‑Software und andere Automatisierung sind nicht immer die exakte Lösung – wenn man nicht weiß, wie man sie auf die genauen Geschäftsbedürfnisse anwendet. Beispiel: Ein Fertigungspartner des El Camino College, ein kleiner Luft‑ und Raumfahrtfertiger in Gardena, Kalifornien, kaufte Software, die seine Bedürfnisse nicht erfüllte – und kehrte zum manuellen Arbeiten zurück. Nach Zusammenarbeit mit El Camino fand das Unternehmen den richtigen Weg, die Software anzuwenden – und machte sie schließlich funktionsfähig. Aber es erforderte Umdenken und Anstrengung, um die Prozesse richtig hinzubekommen.

„Software macht es besser, aber ich denke nicht, dass es es zu einfach macht“, sagt Kyle Lattenhauer, Manufacturing Engineering Supervisor für zwei Divisionen von Young & Franklin und Tactair in Liverpool, New York. Diese Divisionen fertigen Fluid‑Control‑Teile für Energieerzeugung und Luft‑ und Raumfahrt. Lattenhauer hat über 25 Jahre Fertigungserfahrung.

„Software ist die notwendige Verbindung“, sagt er. „Aber ich kann Ihnen sagen, dass es Leute in dieser Werkstatt gibt, die mir widersprechen … einige, die seit 20 Jahren Dinge auf die gleiche Weise machen und nicht sehen können, wie Software [und Automatisierung] sie nicht ersetzt.“

Warum also nutzen? Die Verwendung von Software und Automatisierungspraktiken ist effizienter. Man kann komplexere Merkmale viel einfacher und vernünftiger realisieren, erklärt er.

„Man hat viel mehr Freiheit, sobald man die Maschine versteht, um Einzelstücke präzise zu fertigen“, sagt Lattenhauer. „Früher dauerte es Wochen, ein Teil herzustellen … Es gab so viele Aufspannungen – besonders in der Luft‑ und Raumfahrt, wo es so viel Freiform‑Bearbeitung und Verblenden gibt.“

Zudem gibt es heute Teile, die man ohne CNC‑Maschine einfach nicht fertigen kann. Es gibt Radien, die man ohne sie nicht erreichen kann.

Wie waren Ihre Erfahrungen mit manueller und automatisierter Zerspanung? Teilen Sie sie mit Ihren Kollegen.