The best deep bores with PCD

Schlote’s story begins in 1969 as a small workshop in Harsum, where the company is still headquartered. Today 11 companies with 1,800 employees belong to the Group. The OEM has eight factories in Germany as well as further manufacturing facilities in the Czech Republic and China. Schlote Group customers include big car manufacturers, system integrators and foundries. Schlote’s turnover stems from engines (55 per cent), transmissions (39 per cent) and chassis (6 per cent).

A successful cooperation with Trimet Aluminium already existed at other sites, manufacturing finished car components from cast blanks. The awarding of a contract for a component by a major OEM, which would involve very high quantities, led to a joint venture between Schlote and Bohai Trimet in Harzgerode.
 

The part being manufactured in Harzgerode is a clutch housing made of die-cast aluminium. A single version of the automatic transmission is being delivered to various major car manufacturers, where they are predominantly installed in vehicles with two-litre engines. The bell housing connects the transmission to the engine. While the transmission side is the same on all the clutch housings, the other side is adapted to the respective car manufacturer’s engine. The differences are mostly small, so the bell housing construction is 99 per cent identical for all of the car manufacturers.

Schlote Harzgerode GmbH is producing 4,000 parts per day currently. At over 80 per cent, the modern factory exhibits a very high degree of automation. Around the clock five days a week, 120 employees work at the Harzgerode site. Production can be expanded to six or seven days a week if need be.
 

As is the case for the entire automotive industry, the requirements placed on parts are very high here. “The part is not only an adapter flange, but also the back of the transmission. The bearing seats thus require the highest degree of precision”, explains Sebastian Swiniarski, Work Preparation Team Lead at Schlote. The part requires many bores with different tolerances, whereby precision manufacturing is needed down to the thousandth of a millimetre.

MAPAL and Schlote can look back on many years of effective cooperation. MAPAL is therefore entrusted with supplying PCD milling cutters (which create the defined rough surfaces on which sealant is applied), tap drills, reamers and an array of diverse drilling tools. “We offer our customers comprehensive solutions including the development of entire processes”, says Stefan Frick, MAPAL’s technical advisor to Schlote.
 

Die eingesetzten Werkzeuge standen von Beginn an auf dem Prüfstand. Seit die Produktion in Harzgerode läuft, werden laufend Analysen betrieben, um mögliche Schwachstellen aufzudecken und die Fertigung zu optimieren. Im Rahmen dieses kontinuierlichen Verbesserungsprozesses ist es in enger Zusammenarbeit zwischen Schlote und MAPAL im Laufe der Jahre gelungen, höhere Standzeiten zu generieren, Werkzeugkosten zu senken und die Produktionsmenge zu steigern. Konnten anfänglich maximal 3.600 Teile pro Tag gefertigt werden, liegt das mögliche Limit heute bei 4.500 Bauteilen, ohne dass zusätzliche Maschinen angeschafft werden mussten. 

Die jüngste Optimierung betrifft Tiefbohrungen für Ölkanäle, über die im Automatikgetriebe geschaltet wird. „Über unser Toolmanagement-System werten wir monatlich aus, welche Werkzeuge wie oft gewechselt wurden“, berichtet Sebastian Swiniarski. „Dabei haben sich die Tiefbohrer jedes Mal als auffällig erwiesen. Da diese Bohrer auch relativ kostenintensiv sind, haben wir an dem Punkt angesetzt, um unsere Werkzeugkosten weiter zu senken.“ Mit dem Werkzeugverschleiß kommen auch Qualitätsaspekte ins Spiel, da ein stumpfer Bohrer beim Austritt Grate erzeugt.
 

Für das neue Werkzeug ging MAPAL vom vorhandenen Vollhartmetallbohrer aus und hat an dessen Spitze eine PKD-Schneide eingesetzt. Der Aufbau des Werkzeugs erinnert an einen mit Hartmetall bestückten Betonbohrer. Mit der Standmenge der PKD-Tiefbohrer sind die Fertiger in Harzgerode sehr zufrieden. War der Vollhartmetallbohrer bei circa 2.500 Bauteilen am Standzeitende, erreicht sein PKD-Pendant prozesssicher 15.000 Bauteile. Die Bearbeitung birgt noch weiteres Potenzial durch Herausforderungen wie Lunker im Material oder eine variierende Gussqualität, an denen aktuell gemeinsam gearbeitet wird. „Standzeiten von 40.000 Bauteilen haben wir ebenfalls schon des Öfteren erreicht. Daher ist es natürlich unser Ziel, dass wir die „Standzeitausreißer“ nach oben zum Regelfall machen“, betont Stefan Frick. 

Die Schnittdaten blieben gegenüber dem Vollhartmetallbohrer unverändert bei einer Drehzahl von 8.700 min-1, einem Vorschub von 0,3 mm/U und einer Schnittgeschwindigkeit von 218 m/min. Das wirtschaftliche Potenzial des neuen Bohrers liegt in dessen wesentlich höherer Standzeit, den daraus resultierenden niedrigeren Werkzeugkosten und der höheren Prozesssicherheit. Der Wegfall vieler Werkzeugwechsel reduziert zudem den Maschinenstillstand. 

Die Produktion bei Schlote in Harzgerode besteht aus insgesamt zehn Fertigungszellen. In jeder dieser Zellen stehen drei Maschinen des Herstellers SW, zwei Doppelspindler W06 und ein Einspindler one6. Das Bauteil wird in drei Spannungen bearbeitet, wobei die Doppelspindler die beiden ersten Spannungen übernehmen und in der dritten das Finishing stattfindet.
 

Clutch housing manufacturing at the site was planned to last at least eight years with a peak output of 1.1 million parts per year. This peak was surpassed in 2020. Production has been ongoing for five years in the meanwhile with 900,000 parts produced per year.

Due to continuously improved productivity and the lower production quantities, there has been time to address future trends and produce different parts. The factory is already being modified for this purpose. The first of two new projects involves six different parts that Schlote is to produce for a hybrid model of super sports car manufacturer.

In the other project, Schlote’s expertise as a clutch housing manufacturer is once again called for – this time for an electric car. Schlote draws from the trend toward electric mobility by supplying e-cars with transmissions as well. For an innovative model with three gears, the connection between engine and transmission is to be produced in Harzgerode. Half of the factory capacity is currently being converted. The production of parts for combustion engines is to be ramped down to 50 per cent. In future, hybrid cars will account for 10 per cent and purely electric mobility for 40 per cent. Schlote has already produced the first parts for the new projects.