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Umformen

Umform-Profis zeigen in Lehrvorführungen rationelle Betriebsabläufe

| Autor/ Redakteur: Peter Springfeld / Dietmar Kuhn

Mit der Umform 2007 unter dem Dach der Gebr. Rath Werkzeugbau in Kreuztal fand nun schon zum zweiten Mal eine beachtliche Umformfachausstellung statt. Beteiligten sich 2006 insgesamt acht Aussteller aus dem Raum Süd-Westfalen, so waren es in diesem Jahr bereits zehn Unternehmen, die mit ihren Leistungen einen Einblick in das umformtechnische Betriebsgeschehen vermittelten.

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Alles rund um die Blechbearbeitung – das gab es während der Umform 2007 im Hause der Gebr. Rath Werkzeugbau in Kreuztal zu sehen und zu begreifen. Bild: Kuhn
Alles rund um die Blechbearbeitung – das gab es während der Umform 2007 im Hause der Gebr. Rath Werkzeugbau in Kreuztal zu sehen und zu begreifen. Bild: Kuhn
( Archiv: Vogel Business Media )

Die Optimierung der Prozesskette von der Akquisition der Aufträge bis zur Fertigung von einbaufertigen Blechteilen ist eine überaus komplexe, aber auch eine lohnende Aufgabe. Die Umform 2007 stellte den Zusammenhang zwischen technischen, wirtschaftlichen und organisatorischen Faktoren der Fertigung von Blechteilen überzeugend dar. Angebote von der Schnellkalkulation, die ihren Teil zur Akquisition von Aufträgen beisteuern, über unterschiedliche Werkzeuge zur optimierten Konstruktion und Fertigung bis zum Korrosionsschutz umspannten den Rahmen der Ausstellung.

Fachvorträge für die Umform-Praxis

Höhepunkte, die mit zur Motivation des Besuchs der Ausstellung beigetragen haben, waren die insgesamt acht Fachvorträge, die aktuelle Themen aus der umformtechnischen Praxis zur Diskussion stellten. Damit gab die Umform 2007 nicht nur dem Praktiker aus der Industrie einen hervorragenden Überblick über das komplexe Gesamtgeschehen aller zur umformtechnischen Fertigung gehörenden vor- und nachgelagerten Prozesse, sie war darüber hinaus auch eine Lehrvorführung für interessierte Studenten, die dort erleben konnten, welche vielfältigen und interessanten Aufgaben in der Praxis zu lösen sind.

Als Beispiel dient das Bemühen, einen Auftrag für den Bau von Stanz- und Umformwerkzeugen für ein bestimmtes Automobil-Blechteil zu erhalten. Ein solches Blechteil hat in aller Regel bereits konkrete Formen und Fertigungsmaße, die für den reibungslosen Rohbau akribisch einzuhalten sind.

Umformwerkzeuge werden unter Zeitdruck gebaut

Wenn jetzt der Bau von Werkzeugen für die Fertigung dieses Blechteils ausgeschrieben wird, beginnt ein Wettlauf mit der Zeit. In kürzester Zeit müssen gesicherte technische und wirtschaftliche Daten für die Herstellung der gewünschten Werkzeuge generiert werden, um den Auftrag erstens zu erhalten und ihn zweitens dann auch wirtschaftlich abwickeln zu können.

Hier bietet die Angebots-Kalkulationssoftware der Schmale GmbH einen möglichen Weg, mit Hilfe der Schnellkalkulation in etwa fünf Minuten einen technisch und wirtschaftlich untermauerten Angebotspreis zu generieren. „Dieses Verfahren“, hebt Lothar Schmale, geschäftsführender Gesellschafter der Schmale GmbH, hervor, „haben wir gemeinsam mit der Volkswagen AG erarbeitet.“

Kalkulationssoftware für Werkzeugbau mit neuem Ansatz

Als neuen Lösungsansatz habe Schmale nicht mehr die Kosten für die Fertigung des Werkzeugs in den Mittelpunkt der Betrachtung gestellt, sondern das zu fertigende Teil. „Es geht stets darum, die Methode auszuwählen, mit der man das benötigte Bauteil in der gewünschten Stückzahl am wirtschaftlichsten fertigen kann. So führte uns unter anderem die Analyse der Hauptkostentreiber auf den richtigen Weg“, erläutert Schmale.

Wenn dann der Auftrag für die Fertigung eines Werkzeugsatzes vorliegt, beginnt die Konstruktion. Mit bestem Erfolg hat sich in einem breiten Anwendungsspektrum die Software Catia V5 sowie Smarteam aus dem Hause Dassault Systèmes AG vor allem für kleine und mittelständische Unternehmen durchgesetzt. Die Cut-it Systeme GmbH aus Steinebach präsentierte sich auf dieser Ausstellung erneut als Partner für Anwender, die solche Softwaresysteme installieren wollen.

„Der Zeit- und Kostendruck wächst weiter“, erläutert Geschäftsführer Andreas Schmidt, „deshalb weisen wir die Anwender der Software von Catia V5 und Smarteam darauf hin, dass in diesen Systemen selbst noch viel Rationalisierungspotenzial enthalten ist. Die Anforderungen, stets schneller und besser zu konstruieren, bleiben aktuell. So erarbeiten wir gemeinsam mit unseren Kunden Problemlösungen. Ein Weg zum Ziel, besser und schneller zu konstruieren, führt über die konsequente Minimierung von Fehlerquellen. Die durchgängige Datenkontrolle sowie die Sicherung der Aktualität der Werkstattzeichnungen gehören zu den wesentlichsten Bestandteilen des Lösungsweges.“

Software für besseren Austausch zwischen Konstruktion und Werkstatt

Klaus Freikmann, Vertriebsleiter bei der Gebr. Rath Werkzeugbau, erläutert, wie die Firma Cut-it Systeme GmbH die Datenkommunikation zwischen Konstruktion und Werkstatt verbesserte: „Cut-it richtete bei uns insgesamt fünf Viewer-Arbeitsplätze ein. Mit einer relativ preiswerten Software kann man das komplexe Catia-System V5 abbilden, so dass sich die Mitarbeiter in der Fertigung und Montage vor Ort die zu bauenden Werkzeuge zu jeder Zeit auf den Bildschirmen komplett anschauen können. Man kann sich dort das Werkzeug in der Arbeitsbewegung ansehen, aber auch Details herausholen und vergrößern, so dass sich dabei eventuelle Fragen zur Fertigung und Montage praktisch von selbst beantworten. Unser Ziel war der papierlose Betrieb. Im ersten Arbeitsschritt haben wir eine papierarme Fertigung erreicht.“

Von der theoretischen Erkenntnis, dass eine hohe Transparenz in allen Fertigungsstufen sowie eine hohe Kostentransparenz immer auch Ansätze für begründete Optimierungsprozesse bieten, bis zu praxiswirksamen Organisationsverbesserungen ist es oft ein langer Weg. Hilfe bieten dabei die Softwareprodukte der Ams.Hinrichs + Müller GmbH. „Unser Beratungs- und Softwarehaus“, erläutert Dirk Wilms, Gebietsleiter Vertrieb, „hilft auf der Basis eigenentwickelter Software, schlanke Unternehmensorganisationen zu realisieren. Wir bieten kundenspezifische ERP-Lösungen an, die den Gesamtprozess von der Angebotserarbeitung bis zur Auslieferung des gefertigten Produkts unterstützen. Wir haben uns dabei auf die besonders schwierigen Prozesse der Auftragsfertigung spezialisiert.“ Dabei geht es in der Regel immer um die Fertigung von Unikaten oder Kleinserien.

ERP für Auftragsfertigung

Mit dem Softwareangebot lassen sich Einkaufsprozesse unterstützen und die kalkulierten mit den tatsächlich verbrauchten Kosten vergleichen. Auch den Vergleich von Soll- und Ist-Terminen unterstützt das Softwaresystem. Es macht zudem rechtzeitig auf sich eventuell anbahnende Engpässe aufmerksam und generiert Lösungsvorschläge. Bei der Gebr. Rath Werkzeugbau konnte durch die Implementierung dieses Systems eine höhere Transparenz der Betriebsprozesse geschaffen werden, die dann zu einer höheren Sicherheit des gesamten Durchlaufprozesses führte.

„Außer der Fähigkeit, Qualität in möglichst wenig Zeit zu erzeugen“, betont Klaus Freikmann von der Gebr. Rath Werkzeugbau, „gehen wir auch den Weg, Werkzeuge herzustellen, in denen wir Techniken realisieren, die den Materialeinsatz der Platinen minimieren. Im Werkzeug, mit dem der Längsträger gefertigt wird, liegt das Bauteil, wie üblicherweise, nicht komplett auf dem Stempel. Der untere Flansch wird mit dem Blechhalter geformt, so dass unter Wahrung der hohen Qualität eine Materialersparnis von etwa 20% realisiert werden konnte.“

Neunstufiges Kombinationswerkzeug auf Schuler-Presse

In der Mitte der Ausstellung, im Arbeitsraum der hydraulischen 1600-t-Schuler-SMG-Presse, präsentierte das gastgebende Unternehmen, Gebr. Rath Werkzeugbau, ein neunstufiges Kombinationswerkzeug, das aus drei Einschüben besteht. Es wurde für einen Automobilzulieferer gefertigt, der mit einer 1000-t-Kurbelwellenpresse arbeitet, die einen Arbeitstisch von vier Meter hat.

Achim Rath, geschäftsführender Gesellschafter des Unternehmens, stellt das neue Werkzeug vor: „Eine Coilanlage schiebt das Blech von links in die Werkzeuge des ersten Einschubs. Dort wird es außen in zwei Stufen beschnitten. In der dritten Arbeitsstufe des ersten Einschubs wird das Werkstück vorgebogen. Von dort aus gibt die Transfereinheit jedes Teil an die folgende Arbeitsstufe weiter. Im zweiten Einschub wird das Werkstück in insgesamt drei Stufen fertiggebogen. Die Weiterleitung des fertiggebogenen Teils zum dritten Einschub ist durch eine kleine Rückwärtsbewegung überlagert. Im dritten Einschub wird das Teil in der ersten und zweiten Arbeitsstufe geclincht.“ Demnach bauen diese Clincheinheiten größer als die anderen Arbeitsstufen.

Lineareinheiten für Vor- und Rückwärtsbewegung

Um nun innerhalb des vorgegebenen, vier Meter langen Arbeitsraums der Presse zu bleiben, wurde die kleine Rückwärtsbewegung notwendig, die durch Lineareinheiten realisiert wird. Von der ersten zur zweiten Arbeitsstufe im dritten Einschub gleichen weitere Lineareinheiten den Weg wieder aus, so dass die Transfereinheit die Werkstücke präzise in die beiden letzten Prozessstufen einlegen kann. In der dritten und damit letzten Arbeitsstufe bringt ein Stanzwerkzeug die RPS-Löcher ins Werkstück. So entsteht bei jedem Hub des neunstufigen Fertigungsprozesses ein Fertigteil, das per Förderband weitergeleitet wird.

„Als anerkannter Spezialist für komplette Transfersysteme“, fügt Achim Rath hinzu, „baute die Bilsing Automation das Transfersystem. Mitarbeiter beider Unternehmen haben dann vor Ort das Werkzeug in Betrieb genommen und eingefahren. Auf diese Weise repräsentiert dieses Kombinationswerkzeug zugleich ein Stück der gewachsenen Zusammenarbeit der Aussteller untereinander.“

Umformtechnik-Ausstellung belebt den fachlichen Austausch

Die besondere Zusammenarbeit zwischen Gebr. Rath Werkzeugbau und Bilsing Automation hebt auch Michael Treude, Mitglied der Geschäftsführung bei Bilsing Automation, hervor: „Die Umformfachausstellung intensivierte die Kontakte und initiierte den Erfahrungsaustausch in besonderer Weise. So arbeiteten unsere Automatisierungsspezialisten zum näheren Kennenlernen der Werkzeugtechnik einige Wochen bei Gebr. Rath Werkzeugbau. Umgekehrt lernten Werkzeugkonstrukteure die Anforderungen der Automatisierungstechnik ganz praxisnah bei Bilsing Automation kennen. Das wird beiden Unternehmen helfen, denn zukünftig, denke ich, wird zum Prototyping keine Zeit mehr bleiben.“

„Oftmals als das letzte Glied in der Automatisierungskette betrachtet“, erläutert Michael Treude weiter, „müssen wir dennoch bereits in der Planungsphase den kompletten Automatisierungsprozess sichtbar machen. Wir nutzen dazu das Simulationsprogramm Igrip. Mit diesem Programm lassen sich die Presse, die Werkzeuge sowie die gewünschte Automatisierungslösung, das heißt die Bewegungen des Transferwerkzeugs oder die Bewegungen des von einem Roboter geführten Greifers, abbilden. Als Grundlage der Programmierung der Bewegungen lassen sich zunächst alle Störkanten feststellen. Nach der Programmierung der Bewegungen können wir bereits in der Planungsphase den gesamten Automationsprozess abbilden. Die entsprechend den Kundenwünschen in die Transfereinheiten oder in die Greifer integrierten Zusatzausrüstungen, wie beispielsweise Lineareinheiten, Zentrierspitzen, Clinch-werkzeuge, Scheren sowie Baugruppen mit Steuerungs- und Kontrollfunktionen, bieten dem Anwender nicht nur Zeit-, Kosten- und Platzeinsparungen, sie leisten darüber hinaus ihren spezifischen Teil zur Qualitätssicherung.“

Automatisierte Prozesse sind stets zu überwachen. Die Schwer + Kopka GmbH in Hilden bietet Prozessüberwachungstechnik, Werkzeugsicherungssysteme und Sensoren nach Kundenwunsch. „Unser Ziel ist es“, bekundet Anwendungstechniker Dennis Mantel, „einen wirksamen Beitrag zur Fehlervermeidung in der Fertigung zu leisten. Mit Hilfe von unterschiedlichen Sensoren überwachen wir den Prozess über den gesamten Hub. Solche Überwachungssysteme sind zum einen bereits als Optionen in Maschinen oder Werkzeugen enthalten.“

Prozessüberwachung auch für die Umformtechnik

Zum anderen führt das Unternehmen Nachrüstungen bei den Betreibern aus. Die Systeme eignen sich weiterhin für die Qualitätsüberwachung von Montagearbeiten, die sich durch Kraft-Weg-Messungen überwachen lassen. „Für die Vermeidung von Fehlern bei Stanzprozessen stellen wir hier eine einfache Methode dar, wie man potenziellen Beschädigungen von Werkzeugen vorbeugen kann. Kraftsensoren auf der Niederhalteplatte detektieren die beim Stanzen auftretenden Kraftverteilungen. Überschreiten sie ein definiertes Maß, kann man auf ein Verkanten schließen. Das kann beispielsweise durch liegengebliebene Butzen verursacht werden. Die Maschine bleibt stehen und das liegengebliebene Verschnittteil kann entsorgt werden. So lässt sich die weitere Produktion von Ausschussteilen vermeiden. Das Werkzeug wird vor Beschädigungen geschützt“, so Mantel.

Stanz- und Umformautomaten für den Mittelstand präsentierte die Gräbener Pressensysteme GmbH & Co KG aus Netphen-Werthenbach. Das Unternehmen gehört seit 1989 zum Schuler-Konzern, dem führenden Anbieter in der Umformtechnik, zu dem seit April 2007 auch die Müller Weingarten AG gehört. Stetige Innovationen, wie beispielsweise die Entwicklung von Servopressen, die die freie Programmierbarkeit der Stößelkinematik von mechanischen Pressen bieten und im laufenden Betrieb die Werkzeuge schonender behandeln, sind nicht nur ein Merkmal des Mutterkonzerns, sondern auch der Konzerntöchter.

Kniehebelpresse mit neuem Antrieb

„Gräbener Pressensysteme“, erinnert Vertriebsingenieur Olaf Klein, „entwickelte 1950 die erste Kniehebelpresse und arbeitete stetig an der Vervollkommnung dieser vorteilhaften Antriebstechnik. Mit einem modifizierten Kniehebelantrieb stellte Gräbener Pressensysteme auf seiner Hausmesse am 13. und 14. September 2007 einen modifizierten Kniehebelantrieb vor, der die Vorzüge einer Kniehebelpresse mit dem höheren Stößelhub von Exzenterpressen verbindet. Das System Quick-Lift ermöglicht einen zusätzlichen Hub des Stößels bis zu 500 mm. Merkmale der Kniehebeltechnologie wie die hohe Steifigkeit des Gesamtsystems bleiben erhalten. Darüber hinaus bietet diese Technologie die Möglichkeit, unterschiedliche Verfahren, wie beispielsweise Schneiden, Ziehen, Biegen, Prägen oder Kalibrieren, auf einer Presse durchzuführen und zu kombinieren. Auch diese Technologie ist genau auf unseren Kundenkreis in der Zulieferindustrie zugeschnitten.“

In verständlicher Weise verdeutlichte damit die Umform 2007 in einer einzigen Produktionshalle bei der Gebr. Rath Werkzeugbau die Komplexität unzähliger Einflussfaktoren, welche die Qualität der Teile und die Wirtschaftlichkeit ihrer Fertigung bestimmen.

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