Top 5 Metallbearbeitungs-Herausforderungen & Expertenlösungen

Es gibt viel über Metallbearbeitung zu wissen. Wenn Probleme auftreten: Was tun? Wir sprachen mit Spezialisten, die im Durchschnitt 20+ Jahre Erfahrung haben, um die besten Lösungen für gängige Metallbearbeitungs- und Zerspanungsprobleme zu erfahren.

Was sind die Top-Herausforderungen in der Metallbearbeitung? Wir sprachen kürzlich mit drei MSC-Metallbearbeitungsspezialisten – Ray Gavin, Terry Stahl und Don Branum –, um herauszufinden, welche Zerspanungs-, Werkzeug- und Prozessherausforderungen ihre Kunden erleben – und wie sie ihnen helfen, Lösungen zu finden. MSC-Spezialisten arbeiten eng mit ihren zugewiesenen Kunden zusammen, um die besten, herstellerunabhängigen Lösungen für Probleme in Zerspanung, Werkzeug, Fluidwartung und Produktivität zu finden.

Hier ein Überblick über die fünf Top-Bereiche, in denen MSC-Spezialisten regelmäßig Probleme sehen.

1. Metallbearbeitungs-Werkstoffe

Ein breites Spektrum metallischer Werkstoffe ist heute in der Fertigung im Einsatz: Grau- und Sphäroguss, niedriglegierter Stahl, Legierter Stahl, Werkzeugstahl, Einsatzstahl, rostfreier Stahl, Superlegierungen, Hochtemperaturlegierungen. Jede Kategorie zerspant aufgrund ihrer Struktur anders. Oft helfen Spezialisten bei der Auswahl des richtigen Hartmetallsubstrats, der Beschichtung, der Wendeschneidplatten- oder Vollhartmetallgeometrie mit der korrekten Schneidkantenpräparation – um das beste Werkzeug für den Vorgang zu sichern.

„Eines der großen Probleme, die ich sehe: Kunden wissen, dass sie ein bestimmtes Schneidwerkzeug brauchen, aber nicht unbedingt, dass sie den richtigen Grad für Titan, Inconel oder andere harte Stähle benötigen“, sagt Terry Stahl, MSC-Spezialist in San Antonio. Stahl ist seit über 30 Jahren in der Metallbearbeitung – davon 22 in der Luftfahrt. Er betreut viele Medizintechnik-Hersteller in Ost-Texas und Nord-Louisiana. Seine Kunden nutzen viele Superlegierungen – dort sehen die Spezialisten die meisten Kundenprobleme.

„Manche Kunden verbrennen ihre Schaftfräser und Wendeschneidplatten, weil sie sie nicht richtig [für den verwendeten Werkstoff] fahren“, sagt Stahl. „Hauptsächlich sehen wir Programmierprobleme. Oft sehen wir viele überflüssige Operationen, die sie nicht brauchen – da können wir Schritte eliminieren.“

Durch Eliminieren von Werkzeugbahnen und unnötigen Arbeitsschritten könne man die Standzeit dramatisch erhöhen – und die Teilefertigungszeit reduzieren.

„In vielen Betrieben konnte ich die Überstunden drastisch reduzieren“, sagt Stahl. „Wie? Durch Zykluszeitreduzierung und Steigerung der Ausgabe, ohne dass 10 Stunden pro Woche extra nötig sind.“

2. Kühlschmierstoff-Reinigung und Schneidfluide

Sauberer Kühlschmierstoff mit korrekter Konzentration erhöht und stabilisiert die Standzeit, finden die Spezialisten. Richtige Konzentration und monatliche Kühlschmierstoffwartung erhöhen Standzeit, eliminieren Schaum, Geruch oder hautschädigende Dermatitis.

Für ein besseres Verständnis ein reales Beispiel von Ray Gavin, der den Südost-Raum in Florida betreut. Gavin hat 40 Jahre Zerspanungs- und Metallbearbeitungserfahrung.

Einer seiner Kunden, ein Luftfahrtfertiger in Orlando, betreibt einen 24/7-Betrieb und hatte ein zweiteiliges Kühlschmierstoffproblem. Erstens: Teile bekamen Flecken durch ölbasierte Rückstände in der Maschine – zweitens: Diese Teile mussten dann zur Waschstation, um das ölhaltige Material zu reinigen.

„Wir brachten ein synthetisches Kühlschmierstoff und testeten es drei Monate an einer stark genutzten Maschine, auf der sie viele Teile fertigten“, sagt Gavin. „Das lief sehr gut: Keine Dermatitis, keine Markierungen oder Flecken mehr auf den Teilen – sie konnten die Teile viel sauberer von der Maschine nehmen.“

Auch die Haube der Maschine war sauberer. Man konnte die Teilefertigung viel besser sehen. Der Ölrest war komplett verschwunden. Eines der besten Ergebnisse: Der Hersteller konnte einen gesamten Prozessschritt überspringen und eliminieren. Wasch- und Abblasoperation zur Teilereinigung war nicht mehr nötig. Das sparte ca. 20 Minuten pro Teil – bei ca. 5 Teilen pro Tag im 24-Stunden-Betrieb: ca. 100 $ pro Tag, 36.500 $ pro Jahr.

Der Erfolg des initialen Tests führte zu einem größeren Rollout auf ca. 20 CNC-Maschinen. Ergebnis: Kosteneinsparungen rundum: 40.000 $/Jahr an Kühlschmierstoff (weniger Bedarf), 6.000 $/Jahr Sumpfwartung (sauberer), 4.000 $/Jahr Entsorgung.

Was bringt die Zukunft für Fluide? Lesen Sie „The Future of Metalworking Fluids, Machine Lubricants and Coolants“.

3. Vorrichtungen und Werkstückspannung

Rüstzeit und Vorrichtungsnutzung können zeitaufwändig sein. Kürzere Rüstzeiten generieren Kostenvorteile. Dreh- und Fräsanwendungen lassen sich auf schnelle, präzise Schnellwechselvorrichtungen mit hoher Wiederholgenauigkeit und Accuracy umstellen – für hochwertige Produktivität, so die Spezialisten.

„Mehr Output in weniger Zeit“ ist das Mantra. Der Streben nach höherer Produktivität treibt diesen Lösungstrend an.

„Je steifer Ihre Werkstückspannung, desto präziser Ihre Teile“, sagt Stahl. „Zudem können Sie höhere Geschwindigkeiten und Vorschübe fahren … Spanntechnik ist ein großes Thema, besonders im Fräsen – auch im Drehen groß, aber im Fräsen wirken große Seitenkräfte durch die Schneidwerkzeuge.“

4. Metallbearbeitungs-Technologie und Innovation

Das Tempo des Wandels ist für viele Betriebe schwer zu überblicken. Glücklicherweise kann Technologie helfen, die Herausforderungen des Fachkräftemangels auszugleichen – wenn man weiß, wie man sie nutzt. Metallbearbeitungsspezialisten mit wichtigen Werkzeug- und Zerspanungspartnern können Kunden zeigen, wie sie Innovation zu ihrem Vorteil nutzen. Wenn ein Betrieb nicht genug neue Zerspaner einstellen kann, könnten Innovation und Technologie helfen.

„Technologie ändert sich so rasant, und Kunden verlassen sich auf uns, um ihnen die neuesten Werkzeuginnovationen der Branche zu zeigen“, sagt Stahl.

Wie verändert Technologie und Innovation die Zerspanung für Kunden? Zum einen ermöglicht es integrierte Werkzeuge mit tieferer Funktionalität. Stahl sagt, er helfe oft Kunden mit 5-Achs-Maschinen, ein Werkzeug zu finden, das mehrere Aufgaben erledigt – was Output steigert und Zeit spart. Es gibt Bohrer, die bohren, senken und anfasen – früher waren das drei separate Werkzeuge.

„Wir schauen objektiv drauf – und sind an keinen Hersteller gebunden“, sagt Branum. „Kein einzelner Hersteller hat das Beste von allem.“

5. Prozess- und Programmverbesserungen

Zerspanungs- oder Werkzeugprozesse in Richtung höherer Spanabtragsrate zu ändern, kann den Bottom Line massiv beeinflussen. Durch Produktivitätssteigerung mit korrekten Werkzeugbahnen, Schnitttiefen, Geschwindigkeiten und Vorschüben, Hartmetallsorten und Geometrien lassen sich Kosten senken – und mehr Stunden in die Teilefertigung zurückholen.

Hier mehrere Beispiele für Bottom-Line-Impact und Prozessverbesserung durch oft sehr einfache Änderungen:

Ein Öl-und-Gas-Kunde, der ein Teil mit 8,5 Zoll Durchmesser fertigte, erzielte eine Prozessverbesserung von satten 877 % – mit Kosteneinsparung von 891.000 $/Jahr – durch Wechsel von Hartmetall-Wendeplatte zu Keramik. Der Kunde ging von 80 SFM (ca. 24 m/min) mit Hartmetall auf 625 SFM (ca. 190 m/min) mit Keramik.

„Das war massive Zeitersparnis“, sagt Branum, ebenfalls in der Südost-Region, Alabama – seit neun Jahren bei MSC. „Die größte Zeitersparnis kam durch Zykluszeitverbesserung, weil wir das Teil viel schneller fahren konnten – bei höherer Schnittgeschwindigkeit.“

Ein weiteres Kundenerlebnis: Ein Luftfahrtfertiger hat eine fünfköpfige Entgratabteilung, die Teile manuell entgratete, sagt Gavin. Fünf Minuten manuelles Entgraten auf eine Minute mit einer Convolute-Scheibe zu reduzieren, klingt nicht nach viel – aber die Zeit addiert sich. Ca. 3.600 Teile/Jahr: bei 5 Min/Teil = 18.000 Min/Jahr Entgraten – jetzt 3.600 Min für 12 Monate mit der Scheibe, Einsparung ca. 20.000 $/Jahr laut Gavin.

Derselbe Luftfahrtbetrieb fertigt auch U-förmige Gussteile, die entgratet werden mussten. Die fünfköpfige Abteilung brauchte manuell ca. 15 Min – Gavin ließ sie eine Borstenrad-Scheibe mit Filamenten testen, Zeit sank auf 5 Min. 10 Min/Teil eingespart – die Entgratabteilung wurde ca. 65 % freigesetzt, also 900 Stunden. Kosteneinsparung ca. 51.000 $.

In welchem Metallbearbeitungsbereich haben Sie heute die meisten Probleme? Teilen Sie Ihre Geschichten.