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Oft unterschätzt: Optimierung im Zerspanungsalltag

: Big Kaiser


Implementiertes Expertenwissen in der Praxis: Durch den Einsatz digitaler Technik und optimaler Wendeschneidplatten konnte Schmauser Müller Metalltechnik die Prozesssicherheit und Effizienz beim Feinbohren erheblich erhöhen.

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Dennis Heil freut sich: Der Feinbohrprozess ist nun zuverlässig und die Automation kann durchlaufen.

Dennis Heil freut sich: Der Feinbohrprozess ist nun zuverlässig und die Automation...

Schmauser Müller Metalltechnik, ein CNC-Fertigungsbetrieb im bayrischen Pollenfeld-Preith nahe Ingolstadt, fertigt Einzelteile oder Kleinserien – präzise und flexibel in allen Materialien. Das Leistungsportfolio runden der Vorrichtungsbau, die Metalltechnik und daran angeschlossen auch die CAD-Konstruktion ab.

„Natürlich gehören auch Automobilhersteller zu unseren Kunden“, erklärt Fertigungsleiter Rainer Maurer. „Wir wollen unseren Kundenstamm jedoch bewusst divers halten, um so die auf Branchen beschränkten Schwankungen auszugleichen. Für ein Start-up-Unternehmen fertigen wir beispielsweise innovative Zuführtechnik. Statt eines sich wiederholenden händischen Prozesses, der dann ein nicht vorhersehbares Ergebnis liefert, werden im Unternehmen komplexeste Förderer simuliert. So bekommt der Kunde direkt eine passgenaue Lösung angeboten, die wir dann präzise und zuverlässig für ihn fertigen. Diese Herangehensweise hat sich auch bei internen Prozessen bewährt: Mit Big Kaiser haben wir unseren Bereich Feinbohren gleich auf zwei Ebenen optimiert.“

I Der Digital Twin – modernste Technik für einen idealen Prozess

„Unser erstes Projekt war der sogenannte Digital Twin, der digitale Zwilling“, fährt Maurer fort. „Durch ihn bekommt der Anwender schon vor Prozessbeginn Gewissheit über den Erfolg. Gerade bei Einzelteilen ist dies sinnvoll, da dort noch keine Erfahrungswerte vorliegen.“

Die Basis hierfür bildet bei SM Metalltechnik die CAM-Software HSM Works von Autodesk. Von allen beteiligten
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Schnittdaten aus der Big Kaiser App: 1. Werkzeug auswählen 2. Was soll ausgespindelt werden? 3. Schnittdaten inklusive Wendeplatten-Nummer erhalten 4. Zustelldaten nach ISO-Toleranz erhalten

Schnittdaten aus der Big Kaiser App: 1. Werkzeug auswählen 2. Was soll ausgespindelt...

Komponenten wird ein digitaler Zwilling erstellt. Zum einen von der 5-Achs-Simultanfräsmaschine C42 von Hermle mit der Automation HS-Flex, zum anderen von den Spannmitteln von SMW Autoblok. Zudem werden die Werkzeuge digital nachgebildet – gerade die Feinbohrköpfe mit einstellbaren Auskraglängen und Durchmessern. Aber auch Details wie das Blum-Lasermesssystem sind wichtig: Schließlich ist eine Kollision mit dem Werkzeugmesssystem immer noch eine Kollision.

Sind alle Komponenten abgebildet, kann man bereits am Computer den optimalen Programmablauf simulieren. Insbesondere bei komplexen 5-Achs-Simultanbearbeitungen ist dies sinnvoll, da man hier oft nicht mehr alle Details der Relativbewegungen im Blick hat. Ein Fehler in diesem Bereich – beispielsweise eine Kollision – wäre für den ganzen Geschäftsablauf fatal.

„Ein professioneller Prozess muss zuverlässig ablaufen, schon beim ersten Mal. Ein Kollege hat mich damals darauf gebracht, den Digital Twin bei uns einzuführen. Jetzt lassen wir nach der Programmerstellung die Teile durch die Automation laufen und sind zuversichtlich, was die Ergebnisse angeht. Das ist die ideale Ergänzung zu unserem modernen Maschinenpark“, so Maurer. „Und das Beste: Alles, was wir brauchen, hatten wir schon im Haus. Die Hermle-Maschine bietet es bereits an. Bisher ist es an Kleinigkeiten gescheitert, die jedoch eine wichtige Rolle spielen – uns fehlten beispielsweise die Werkzeugdaten. Sind sie in ihrer Komplexität ungenau, ist auch das Ergebnis nicht vorhersagbar. Schließlich hat jede Verlängerungskombination einen anderen digitalen
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V.l.n.r.: Rainer Maurer, Alexander Hartl und Dennis Heil. Durch Optimierung im Zerspanungsalltag konnten sie die Effizienz von SM Metallbau erhöhen.

V.l.n.r.: Rainer Maurer, Alexander Hartl und Dennis Heil. Durch Optimierung...

Zwilling. Big Kaiser hat uns die benötigten Daten in allen relevanten Längen und Durchmesserkombinationen bereitgestellt.“

II Raus aus dem Wendeplattendschungel

Nicht nur die Digitalisierung trug bei SM Metalltechnik zu einem noch größeren Erfolg beim Feinbohrprozess bei. Alexander Hartl, Anwendungstechniker bei Big Kaiser, hat auch physisch einen entscheidenden Schritt zur Verbesserung beigetragen: mit der richtigen Wendeschneidplatte. Ein oft übergangenes Detail, das alles einfacher und effizienter macht.

„Dadurch, dass wir früher viele verschiedene Schneidstoffe genutzt haben, war unklar, welche sich bei einem speziellen Projekt am besten eignen“, erinnert sich Rainer Maurer. „Als Folge sind Wendeplatten gebrochen und die Ergebnisse waren nicht zufriedenstellend. Mit Effizienz hatte dies nichts zu tun. Die Mitarbeiter haben Feinbohrarbeiten deshalb nur ungern übernommen. Nun ist alles anders. Wir haben insgesamt 11 Platten im Haus, mehr nicht. Jede dieser Wendeplatten hat ihren klar definierten Zweck.“

Auch Alexander Hartl ist von der neuen Vorgehensweise überzeugt: „Ich habe die Anforderungen von SM Metalltechnik mit Rainer Maurer durchgesprochen und analysiert. Schlussendlich konnte ich elf Wendeschneidplatten identifizieren, mit denen wir alle Material- und Durchmesserkombinationen abdecken können.“ Rainer Maurer fügt
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Ein Digital Twin bietet dem Anwender schon vor Prozessbeginn Gewissheit über den Erfolg.

Ein Digital Twin bietet dem Anwender schon vor Prozessbeginn Gewissheit über...

hinzu: „Die Einstellung der Mitarbeiter zum Feinbohren hat sich dadurch deutlich gebessert; sie haben inzwischen Vertrauen in den Prozess. Nun messen sie vor der Endkontrolle nicht einmal mehr nach. Unsere hochmoderne, automatisierte Bearbeitung kann durchlaufen, die Maßhaltigkeit ist konstant und die Oberflächen perfekt. Kurzum: Durch den verbesserten Prozess schöpfen wir das volle Potenzial unserer Maschinen aus.“

Optimale Schnittwerte komfortabel per App

„Die Praxis hat gezeigt, dass sich die meisten Betriebe auf Schnittdaten verlassen, die irgendwann mal jemand getestet hat“, berichtet Rainer Maurer. „Meist fragt der Lehrling seinen Meister, was er eingeben soll, und der hat etwas im Kopf, das schon mal funktioniert hat. Diese Werte geistern dann über Jahre durch das Unternehmen. Bei diesem Vorgehen wird nicht nur viel Potenzial verschenkt, es hat auch negative Auswirkungen auf die Bearbeitungsgeschwindigkeit, die Qualität der Ergebnisse und die Standzeit. Damit ist bei uns jetzt Schluss.“

Dieser Fortschritt wurde durch die Arbeit in der Forschungs- und Entwicklungsabteilung von Big Kaiser möglich gemacht. Dort hat man in sorgfältiger praktischer Feinarbeit die optimalen Schnittwerte ermittelt, um dem Kunden die Arbeit abzunehmen. Eine zentrale Rolle spielt dabei die Standzeit der Wendeplatten. Denn wer hier mit fehlerhaften Werten arbeitet, verschenkt Potential oder riskiert, mit verschlissenen Schneideplatten fehlerhafte Passungen zu produzieren, die
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So übersichtlich macht das Arbeiten Spaß: Mit 11 Wendeschneidplatten deckt SM Metallbau alle Einsatzzwecke optimal ab.

So übersichtlich macht das Arbeiten Spaß: Mit 11 Wendeschneidplatten deckt...

nachjustiert werden müssen oder im ungünstigsten Fall zu Ausschuss führen.

Durch die vielen Einflussgrößen sind diese Praxis-Tests sehr umfangreich. Jeder Durchmesser, jedes Material und jede Auskraglänge haben einen Einfluss auf das Ergebnis. Dasselbe gilt für die verschiedenen Spindeltypen. Die Ergebnisse dieser Tests stellt Big Kaiser dem Anwender komfortabel per App zur Verfügung, so dass der sich voll und ganz auf sein Kerngeschäft konzentrieren kann.

Rainer Maurer berichtet: „Bei uns läuft der Feinbohrprozess im Zusammenspiel mit der CAM-Programmierung inzwischen folgendermaßen ab: In der App geben wir die gewünschten Parameter ein, zum Beispiel Bohrungsdurchmesser, Material und Auskraglänge. Die App gibt uns an, welches unserer Big Kaiser Werkzeuge mit welcher Wendeschneidplatte ausgestattet werden soll, welche Verlängerungen eventuell benötigt werden und welche Schnittdaten einzustellen sind. Dann wählen wir den entsprechenden digitalen Werkzeugzwilling am CAM-Arbeitsplatz aus und programmieren die Schnittwerte – fertig. Dabei wird immer der optimale Schnittwert ausgewählt. Der Bediener muss nicht mehr mit verschiedenen Werten experimentieren, sondern kann sich auf die Ergebnisse aus der App verlassen, was den Prozess enorm vereinfacht.“

Maurer fährt fort: „Wie stark sich die Standzeit genau verbessert hat, wissen wir nicht. Unsere Prozesse waren vorher einfach nicht konstant genug, um darüber Aussagen zu machen. Mittlerweile
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Wendeplatten von Big Kaiser– das Unternehmen investiert jährlich hunderte von Stunden in die Entwicklung und Tests von neuen Wendeplatten mit dem Fokus auf den Bereich Feinbohren. Durch die Inhouse-Optimierung eigener Feinbohrköpfe werden noch bessere Ergebnisse erzielt.

Wendeplatten von Big Kaiser– das Unternehmen investiert jährlich hunderte...

ist die Standzeit konstant und wir vermuten dreimal so hoch. Viel wichtiger ist jedoch: Wir tauschen Wendeschneidplatten nach einer vorher definierten Einsatzzeit aus, anstatt abzuwarten, bis es nicht mehr passt und erst zu wechseln, wenn etwas schiefgelaufen ist."

Wendeschneidplatten von Big Kaiser – wie funktioniert das Konzept?

Big Kaiser investiert jährlich hunderte von Stunden in die Entwicklung und Tests von neuen Wendeplatten mit dem Fokus auf den Bereich Feinbohren. Durch die Inhouse-Optimierung eigener Feinbohrköpfe werden noch bessere Ergebnisse erzielt. Das Unternehmen hat wichtige Details bereits patentiert: beispielsweise die optimierte Spanleitstufe, die den Spanabtrag und damit die Oberflächenqualität der fertigen Bohrung optimiert – ein besonderes Qualitätsmerkmal beim Feinbohren mit Big Kaiser.

Der Feinbohrfokus ist ein Alleinstellungsmerkmal von Big Kaiser. Bei anderen Herstellern wird für einen bestimmten Einsatzzweck eine spezielle Platte angefertigt. Diese funktioniert für genau diesen Zweck gut, die Performance verschlechtert sich aber deutlich, sobald sich die Rahmenbedingungen geringfügig ändern. Für Firmen wie SM Metalltechnik wäre dies ungünstig, da dort Kleinserien oder Einzelteile gefertigt werden. Dadurch ergibt sich eine Vielzahl von Bohrungen und Materialien. Entsprechend bräuchte das Unternehmen mehr als hundert verschiedene Wendeschneidplatten, um bestmöglich zu fertigen. Dieses Vorgehen ist nicht praxistauglich und würde den Anwender überfordern, weil er die Platten nicht nur vorrätig haben, sondern sie auch
im richtigen Moment mit den richtigen Schnittdaten einsetzen müsste. Zwar funktionieren andere Wendeschneidplatten oft auch, allerdings deutlich schlechter. Das führt zu einer Ungewissheit und schließlich zu Chaos.

Das Konzept von Big Kaiser will dieses Szenario vermeiden. Statt einer zu großen Spezialisierung, die das Ergebnis nur minimal verbessert, wurde ein Allrounder geschaffen, der in der Praxis ausgezeichnete Ergebnisse liefert. So ist prozesssicheres, effizientes und präzises Arbeiten möglich.

Gut aufgestellt für die Zukunft

Das Potenzial einer solchen Optimierung – ob mithilfe digitaler Technik oder durch passende Wendeschneidplatten – ist enorm. Die neuen Prozesse beim Feinbohren überzeugen bei SM Metalltechnik auf ganzer Linie. Das Unternehmen profitiert von dem Know-how, das in hunderten von Stunden entwickelt und erarbeitet wurde. Und es lässt sich ganz praktisch im Arbeitsalltag umsetzen. So ist SM Metalltechnik für die Zukunft gut aufgestellt.


Dennis Heil freut sich: Der Feinbohrprozess ist nun zuverlässig und die Automation kann durchlaufen.
Schnittdaten aus der Big Kaiser App: 1. Werkzeug auswählen 2. Was soll ausgespindelt werden? 3. Schnittdaten inklusive Wendeplatten-Nummer erhalten 4. Zustelldaten nach ISO-Toleranz erhalten
V.l.n.r.: Rainer Maurer, Alexander Hartl und Dennis Heil. Durch Optimierung im Zerspanungsalltag konnten sie die Effizienz von SM Metallbau erhöhen.
Ein Digital Twin bietet dem Anwender schon vor Prozessbeginn Gewissheit über den Erfolg.
So übersichtlich macht das Arbeiten Spaß: Mit 11 Wendeschneidplatten deckt SM Metallbau alle Einsatzzwecke optimal ab.
Wendeplatten von Big Kaiser– das Unternehmen investiert jährlich hunderte von Stunden in die Entwicklung und Tests von neuen Wendeplatten mit dem Fokus auf den Bereich Feinbohren. Durch die Inhouse-Optimierung eigener Feinbohrköpfe werden noch bessere Ergebnisse erzielt.
Einstellung der optimalen Werte mit der App von Big Kaiser.
Das Team von sm Metalltechnik gibt die gewünschten Parameter in die App ein, zum Beispiel Bohrungsdurchmesser, Material und Auskraglänge. Die App gibt dann an, welches Big Kaiser Werkzeug mit welcher Wendeschneidplatte ausgestattet werden soll, welche Verlängerungen eventuell benötigt werden und welche Schnittdaten einzustellen sind.


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