Fallstudie: Micro-Mechanics steigert Produktivität & Rentabilität durch integrierte Systeme

Den nächsten Level in der Produktivität zu erreichen, geht nicht um die Integration einzelner Produkte, sondern um die Integration kompletter Systeme, die zusammenarbeiten, um Herstellern zu helfen, größere Effizienzen zu realisieren. Bei Micro-Mechanics haben sie genau das getan, um Produktivität, Rentabilität und einen globalen Wettbewerbsvorteil zu steigern.

Micro-Mechanics designt, fertigt und vermarktet hochpräzise Teile und Werkzeuge, die in prozesskritischen Anwendungen für die Halbleiter- und Luftfahrtindustrie eingesetzt werden. Ihr CEO, Chris Borch, glaubt an das, was er die „Wissenschaft der Zerspanung“ nennt. Er entschied sich, unseren Anspruch auf die Probe zu stellen. Buchstäblich.

Eine proaktive, wissenschaftliche Suche nach Exzellenz

Laut ihrer Website ist die Mission des Unternehmens, seinen Kunden „Perfekte Teile und Werkzeuge, pünktlich, jedes Mal“ zu liefern, basierend auf skalierbaren, wiederholbaren und kosteneffektiven Fertigungsprozessen. Ihre Strategie, diese Mission zu erreichen, ist, „produkt- und betriebliche Verbesserungen unerbittlich zu verfolgen“. So wurden sie mit HAIMER involviert.

Wie es begann

Vor sechs Jahren zeigte eine interne Studie ihres gesamten Zerspanungsprozesses, dass Werkzeugeinstellung und Kalibrierung den größten Teil ihrer Nicht-Zerspanungszeit in Anspruch nahm. Micro-Mechanics fertigt sehr komplexe Teile mit vielen Merkmalen, die bis zu 70 Werkzeuge pro Teil erfordern. Die meisten sind Kleinserien. Bei durchschnittlich bis zu 10 Minuten pro Werkzeugeinstellung verbrachte das Unternehmen oft bis zu acht Stunden damit, Werkzeugbaugruppen zu laden und für die Zerspanung bereitzumachen.

Es ergab Sinn, dass das Eliminieren von Werkzeugabweichungen und das Verlagerung so vieler Einrichtungsprozesse wie möglich offline die Maschinenlaufzeit drastisch verbessern würde.

Um zu sehen, ob die neueste Werkzeugspanntechnologie eine Lösung bieten könnte, wurde ein Fact-Finding-Team nach Deutschland geschickt, um verschiedene Werke zu besuchen und eine umfassende Studie dessen vorzubereiten, was auf dem Markt war. HAIMER stieg schnell an die Spitze unter potenziellen Technologieunternehmen, die ihnen helfen könnten, zum Teil weil ihre Lösungsplattform aus einem gesamten System von Produkten bestand, die nahtlos zusammenarbeiteten, um genau die Probleme anzugehen, die Micro-Mechanics lösen wollte.

Die HAIMER Full Process Test Line

Anders als in vielen Situationen, wo HAIMER Kunden bei einem bestimmten Problem hilft und diese dann nach und nach ein oder mehrere Produkte übernehmen, traf Chris Borch die kühne Maßnahme, eine brandneue Engineering-Linie im kalifornischen Werk des Unternehmens speziell zu bauen, um die komplette HAIMER-Werkzeugmaschinenzubehör-Lösung zu testen.

„Wir stellten fest, dass es schwer wäre, alte und neue Ausrüstung zu mischen und gute Daten zu kompilieren“, sagte er. „Wir begannen neu mit drei brandneuen CNC-Maschinen, jeweils mit 300 Werkzeugen, alle mit HAIMER-Werkzeugspannung.“ Alle Werkzeugbaugruppen würden von Ingenieuren modelliert und von einem Techniker auf HAIMER-Voreinstell- und Wuchtmaschinen zertifiziert, bevor sie an die Maschinen gingen.

Schrumpfspannung für Baseline-Exzellenz

Micro-Mechanics erkannte Schrumpfspannung bereits als die primäre technologische Lösung. Ohne bewegliche oder verschleißende Teile, die Potenzial für Abweichungen in der Zerspanung schaffen, passte es zum Ziel des Unternehmens, perfekte Teile zu liefern, aufgrund seiner Fähigkeit, wiederholbare Rundlaufgenauigkeit, Wuchtgenauigkeit und Spannmoment zu halten.

Wiederholgenauigkeit

Konsistente Qualität war vital. „Wir stichprobenartig geprüfte Teile, die von der Linie kamen, mit einer Koordinatenmessmaschine (KMM)“, erklärte Borch. „Die Ergebnisse zeigten herausragende Qualität.“ Die Teile hielten bei Cpk 1,33 (etwa 63 Ausschuss pro Million produzierter Teile). Das bedeutet, dass das Unternehmen batch-zu-batch eine Rate von 99,99 % Teile innerhalb der Toleranz hielt.

Mit anderen Worten – sehr wenige, wenn überhaupt, Defekte fanden ihren Weg zum Kunden. „Das ist genau das, worum es in unserer Missionserklärung geht“, sagte Borch. Es bedeutete auch, dass der Ausschussbehälter leer blieb und kostspielige Nacharbeit praktisch eliminiert wurde.

Genauigkeit

Der Wechsel von einem CAT- auf HSK-Spindelinterface war eine kritische Änderung, die die Z-Höhen-Genauigkeit verbesserte. Eine weitere Änderung war der Wechsel von einem älteren Voreinstellgerät auf HAIMERs neue Microset-Linie. Vor dem Wechsel lag die Genauigkeit im besten Fall zwischen 5 und 10 Mikrometer für jedes gegebene Teil, was zusätzliche Nachjustierung und Zeit bedeutete, um es besser zu machen. Der HAIMER-Voreinsteller erreichte eine Genauigkeit von +/- 2 Mikrometer. Dieses Präzisionsniveau erlaubt Micro-Mechanics, direkt vom Voreinstellen zur Maschine zu gehen, ohne weitere Anpassungen vorzunehmen, und dabei die Teilegenauigkeit innerhalb von 10 Mikrometern oder weniger zu halten.

Wuchten

Mit den Vorteilen, die aus HAIMER-Werkzeughaltern, Schrumpfspannung und Voreinstellern resultierten, ging Micro-Mechanics für 100 % Seelenfrieden dazu über, HAIMER-Wuchtgeräte zu nutzen. „Wir wussten aus Erfahrung, dass unsere alten Weldon-Halter und Spannzangenfutter aus der Wucht waren“, erklärte Borch. „Und während HAIMER-Schrumpfspannung nahe an Perfektion ist, können wir sie nicht immer nutzen und selbst wenn, bevorzugen wir es, 100 % der Zeit zu wissen, wie der Wuchtzustand der Baugruppe ist.“ Aufgrund des Wechsels zu HAIMER und der Einführung der Wuchtprüfung hat das Unternehmen eine 70-80 %ige Steigerung der Standzeit bemerkt.

Rüstzeit

Die Auswirkung des Offline-Werkzeugeinstellens war tiefgreifend, indem die Best Practices von Schrumpfen, Voreinstellen und Wuchten in jeden Werkzeugwechsel integriert wurden. Der gesamte Einrichtungsprozess, der früher bis zu acht Stunden dauerte, wurde auf 5 Minuten reduziert! „Wir konnten den Unterschied sofort sehen“, sagte Borch. Und die Wiederholbarkeit der Performance ist für jede Werkzeugbaugruppe konsistent.

100 % HAIMER weltweit

Micro-Mechanics bedient eine weltweite Kundenbasis von fünf Fertigungsstandorten in Asien und den USA. Als Ergebnis des Erfolgs der HAIMER-Engineering-Linie hat Micro-Mechanics sie nicht nur in Kalifornien, sondern in ihren anderen vier Werken weltweit auf die Fertigungslinie repliziert. Die gesamte Organisation hat das komplette HAIMER-Werkzeugsystem in ihre Standardarbeitsverfahren integriert. Das ist ein ziemliches Statement!

Wie es funktioniert

Ingenieure modellieren jede Werkzeugbaugruppe komplett mit Attributen wie Versatzhöhen und Wuchttoleranzen. Dann baut ein Techniker im Werkzeugraum sie über HAIMER-Schrumpfspannfutter, die jede Abweichung zwischen Werkzeugwechseln eliminieren. Als Nächstes werden diese Attribute durch HAIMER-Voreinstell- und Wuchtmaschinentechnologie zertifiziert. „Die Geometrie ist perfekt im Computermodell und mit HAIMER-Werkzeugspann-Best-Practices; es gibt sehr wenige Abweichungen von dem, was auf dem Bildschirm ist, zur Werkzeugbaugruppe, die an die Maschine geht.“

„Wir haben lästige Einmaljustierungen auf der Linie eliminiert. Wir machen generell keine weiteren Anpassungen mehr, bis das Werkzeug verschlissen ist. Es wird nur ersetzt, wenn es die vorbestimmte Lebensdauer erreicht, die wir via RFID-Chips in den Haltern selbst tracken.“

Industry 4.0 – Smart Running

Von Schrumpfspannung und RFID-Chip-Installation bis Voreinstellen und Wuchten liefert HAIMER die Lösung und Expertise, um Hersteller in die Arena von Industry 4.0 zu unterstützen. „Es gibt 168 Stunden in der Woche, und unser Ziel war, sie alle zu nutzen. Es ist offensichtlich aus unserem Engagement für HAIMER-Produkte, dass wir glauben, sie helfen uns, das zu erreichen und uns einen Wettbewerbsvorteil geben“, schloss Borch.

Zuvor auf Haimers Blog vorgestellt.