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Artikel und Hintergründe zum Thema

Optimierung bestehender Prozesse:

Schnell amortisiert

Viele Industrieprozesse sind jahrelang im Einsatz, ohne eine Optimierung durchlaufen zu haben. Anhand eines Beispiels lässt sich zeigen, was eine Optimierung in der Metallbearbeitung leisten kann. Ist-Aufnahme: Ein mittelständisches Unternehmen fertigt mehrere tausend Stahlteile pro Jahr auf einer CNC Fräsmaschine. Das Rohmaterial sind acht Millimeter dicke Platten, die mit einer Schlagschere vorgeschnitten werden.

Mehrere tausend Stahlteile werden pro Jahr auf einer CNC Fräsmaschine gefertigt. Das Rohmaterial sind acht Millimeter dicke Platten. (Fotos: Brunner)

Im beratenen Unternehmen erfolgte die Fertigung wie folgt:

  1. Bearbeitung mit der Schlagschere.
  2. Nachfräsen der Kanten. Dazu wurden mehrere Werkstücke im Paket gespannt. 4 Aufspannungen pro Paket.
  3. Aufspannen und Oberseite bearbeiten (Vorbohren, Bohren, Senken, Fräsen).
  4. In eine Vorrichtung einspannen und die Schräge mit einem Schaftfräser fertigen.
  5. Entgraten, Qualitätskontrolle und Versand.

Eine Werkstückfertigung, die durchaus dem üblichen Gebrauch entspricht.

Analyse vor der Optimierung

Es geht deutlich schneller: Bevor es zur eigentlichen Optimierung geht, müssen die Fertigungsunterlagen und Prozesse im Unternehmen analysiert werden. Dabei fällt zuerst eine grobe Toleranz der Außenkanten von plus/minus 0,5 Millimeter auf. Die Oberfläche ist in diesem Bereich mit Ra=12,5µm angegeben. Einzig die Bohrungen sind mit ±0,1mm eng toleriert.

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Nach Analyse der Toleranzen und Optimierung (Werkzeug, Fräsprogramm) können einige Schritte komplett entfallen. Der Schlüssel zum Erfolg ist eine vorhandene gute Schlagschere im Unternehmen und Werkzeugoptimierung inkl. Anpassung des Programms.

Deswegen wurden folgende Schritte optimiert:

  1. Schlagschere schneidet auf Sollmaß.
  2. Kein Vorbohren und extra Senkwerkzeug notwendig durch Einsatz eines kurzen Hartmetallbohrers mit integriertem Senker.
  3. HSS - Walzenstirnfräser durch Eckmesserkopf ersetzt.
  4. Die Schräge wird mit einem Eckmesserkopf von oben gefräst, wie in der zweiten Abbildung dargestellt.
  5. Einsatz eines zweiten Maschinenschraubstocks.

Dadurch ändern sich die Bearbeitungsschritte:

  1. Bearbeitung der Außenkanten mit der Schlagschere auf Sollmaß.
  2. Aufspannen und fertig von der Oberseite bearbeiten.

Die Qualität ist jetzt deutlich höher, da keine Toleranzen durch das Umspannen hinzukommen. Bei der Bearbeitung konnten die Kosten um 72 Prozent gesenkt werden. Schon mit dem nächsten Fertigungslos war die Optimierung amortisiert.

Es ginge mehr

Die Optimierung ist damit noch lange nicht ausgeschöpft. So wäre der Einsatz von acht Spannvorrichtungen möglich. Auch das Werkzeug und andere Arbeitsschritte lassen sich noch weiter optimieren. Für das Unternehmen ist die umgesetzte Optimierung vom wirtschaftlichen Standpunkt jedoch die beste Wahl. Jeder weitere Schritt wäre mit deutlichem Mehraufwand verbunden und wird nicht umgesetzt. Dirk Brunner

Tab. 1 - Optimierte Arbeitsschritte

Pos Alt Neu
1 Bearbeitung mit der Schlagschere auf Übermaß Bearbeitung mit der Schlagscherer auf Sollmaß
2 Nachfräsen der Kanten. Werkstücke im Paket entfällt
3 Zentrierbohren, Werkzeugwechsel Zwei Maschinenschraubstöcke. Zentrierbohren, Bohren und Senken in einem Werkzeug. Werkzeugwechsel
4 Bohren, Werkzeugwechsel entfällt
5 Senken, Werkzeugwechsel entfällt
6 Fräsen, Werkzeugwechsel Fertig Fräsen, Werkzeugwechsel
7 In Vorrichtung einspannen und Schräge fräsen entfällt
8 Entgraten, Qualitätskontrolle und Versand 
Kosteneinsparung: 72 %
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