Service from programming through to component

Until a few years ago, Schabmüller produced cylinder head covers for the VW 3.0-litre V-group engine in quantities of up to 320,000 a year. The components, for which Schabmüller also handles installation, are still produced, but the volume has already decreased. However, other major orders have arrived, making the company less dependent on the combustion engine.

“The production of suspension parts has begun since then. This gives us the opportunity to diversify ourselves in this direction”, says managing director Helmut Häckl. “Our business has developed and pursued precisely this goal.” However, the new components pose challenges for Schabmüller, too.
 

When becoming involved in the production of suspension parts, Schabmüller had whole new experiences. Particularly for electric vehicle components, projects are sometimes postponed, originally planned quantities are not reached, or additional changes are required at short notice before series production begins. Häckl knows why: “Up until the end, the OEMs gather experience in load tests for vehicles that are becoming increasingly heavier due to the weight of the batteries. This means that certain components are designed in a more stable way to cover all borderline situations.” Stephan Streck, technical consultant at MAPAL, explains using the example of a hub carrier. As issues with stiffness arose during driving. Almost at the last minute, another surface had to be machined and a stiffening rib was added.

Schabmüller has to plan the facilities and prices for the components before their exact design is known, which always presents the manufacturer with challenges. “Cycle time is the decisive factor for getting an order”, says Häckl.
 

Um solche kurzfristigen Änderungen besser in den Griff zu bekommen und die gesamte Produktion weiter zu optimieren, hat Schabmüller sich dazu entschlossen, MAPAL gleich bei der CAD/CAM-Programmierung mit ins Boot zu holen. „Wir pflegen mit MAPAL eine sehr kooperative Zusammenarbeit und schätzen die schnellen Reaktionszeiten“, erklärt Häckl. „Wir hatten daher ein gutes Gefühl dabei, die Kooperation auf die CNC-Programmierung und die Simulation zu erweitern.“ MAPAL ist bislang schon an der Werkzeugauslegung für neue Projekte beteiligt und verantwortet das Toolmanagement. Diese Dienstleistungen sind maßgeschneidert auf die Bedürfnisse des Kunden. Dazu gehörten bisher schon die Disposition der Werkzeuge, ihre Voreinstellung, Ausgabe und Wiederaufbereitung, technischer Support der Serienfertigung, Werkzeug- und Taktzeit- sowie Standzeitoptimierungen.

Bereits seit 2018 programmiert Schabmüller nicht mehr selbst. „Für CAD/CAM brauchen wir Spezialisten, die dieses Thema beherrschen“, sagt dazu Häckl. „Wenn wir pro Jahr nur zwei bis vier neue Projekte angehen, kann ein Mitarbeiter hier nicht fit sein.“ Zwischenzeitlich nutzte Schabmüller für die Programmierung teilweise Dienstleistungen des Maschinenherstellers. Allerdings bestand keine Möglichkeit für 3D-Simulationen, weshalb dem Fertiger bewusst war, dass nicht alle Möglichkeiten genutzt wurden, um Taktzeiten zu optimieren.
 

Seit MAPAL von Beginn an involviert ist, hat sich das geändert. NC-Programmierung, Simulation und Toolmanagement greifen nun perfekt ineinander. Bei der Werkzeugprojektierung werden beispielsweise Simulationsdaten übernommen, was frühzeitig mögliche Kollisionen erkennen lässt. Auf Bauteiländerungen durch die OEMs vor dem Produktionsstart kann sofort reagiert werden. In den 3D-Simulationen werden Modifikationen noch vorgenommen, bevor die Werkzeuge fertig sind. „Wenn man gravierende Änderungen nicht rechtzeitig abfängt, können dadurch Kosten im fünfstelligen Bereich entstehen“, erläutert Stephan Streck die Bedeutung der Simulation.

Für die Optimierung der Bearbeitung spielt die Simulation ebenfalls eine maßgebliche Rolle. Sie zeigt beispielsweise Einfahrwinkel an, mit denen der Materialabtrag verbessert werden kann. Auch die Umschlingung eines Werkzeugs kann mit den Daten aus dem Computer reduziert werden. „Solche Details sind in der Simulation wesentlich besser zu erkennen, als wenn man durch das Fenster in die Maschine schaut“, weiß Streck.
 

Mit den Fahrwerksteilen geht beim Ausgangsmaterial eine Verlagerung von Aluminiumdruckguss hin zu geschmiedetem Aluminium einher. Schmiedebauteile weisen wesentlich höhere Belastungskennzahlen auf als Gussteile. Die höhere Stabilität wird vor allem bei der Elektromobilität verlangt. Das erhöht allerdings auch die Anforderungen an die Zerspanung, um die verlangte Taktzeit zu erreichen. Der Materialabtrag und damit das zu zerspanende Volumen sind hier wesentlich höher, was nach angepassten Frässtrategien verlangt. 

Außerdem haben sich die Materialeigenschaften verändert, wie Stephan Streck erläutert: „Verglichen mit Aluminiumdruckguss hat das Schmiedematerial einen stark reduzierten Anteil an Silizium. Das hat zur Folge, dass der Span nicht gut bricht, lange Späne bei der Bearbeitung entstehen und wir es mit aufgeschmierten Schneiden zu tun bekommen. Um hier Lösungen zu finden, ist die ganze Kompetenz von MAPAL in der Aluminiumzerspanung gefragt.“ Aus geschmiedetem Aluminium fertigt Schabmüller derzeit einen Teil der in Großmehring hergestellten Radträger, Schwenk­lager und Sturzstreben.
 

Zur Verbesserung der Prozesse gehört auch, dass MAPAL neue Werkzeuge mit aufnimmt, sobald sie verfügbar sind und Vorteile versprechen. Wie Anwendungstechniker Eugen Bien berichtet, wurde der neue Wendeschneidplattenfräser NeoMill-Alu-QBig bei Schabmüller eingesetzt, noch bevor er offiziell auf den Markt kam. 

Dieser neue Wendeschneidplattenfräser von MAPAL steht für Spitzenleistung beim Hochvolumenfräsen von Aluminium. Um möglichst große Zeitspanvolumina zu erreichen, ist er für den Einsatz bei Drehzahlen bis 35.000 min-1 ausgelegt. Für festen Sitz trotz hoher Fliehkräfte sorgen Schrauben mit erhöhter Zugfestigkeit, welche die Wendeschneidplatten fest im prismatischen Sitz halten. Den Grundkörper hat MAPAL mit einem Feinwuchtsystem ausgestattet, um die Maschinenspindel zu schonen und möglichst hohe Oberflächengüten zu erreichen. Zusätzlich lag das Augenmerk bei der Entwicklung auf geringen Schnittkräften und hochgenauen Wendeschneidplatten. 

Unter drei verfügbaren Beschichtungen haben die MAPAL Techniker für die Zerspanung von Kokillenguss bei Schabmüller eine Diamantschicht gewählt. Im Einsatz dreht der Maschinenbediener die Wendeschneidplatten mit ihren beiden Schneidkanten direkt an der Maschine, die Neubestückung der Fräser übernimmt MAPAL im Einstellraum. Einen Vorteil zeigen die zäheren Hartmetallschneiden des NeoMill-Alu-QBig im Vergleich zu den zuvor eingesetzten Fräsern mit gelöteten PKD-Schneiden: Sie brechen weniger schnell aus bei Sandrückständen von der Gussform am Rohteil.
 

Für den Anwender ist aber etwas anderes entscheidend, wie Helmut Häckl bekräftigt: „In der Produktion haben wir mit dem NeoMill-Alu-QBig kürzere Taktzeiten erreicht, weil wir damit bei der Schnittgeschwindigkeit und dem Vorschub höhere Werte fahren können. Dafür würden wir sogar geringere Standzeiten in Kauf nehmen.“ 

Durch den Wechsel auf den NeoMill-Alu-QBig hat sich werkzeugbedingt eine andere Frässtrategie und eine höhere Mittenspandicke ergeben. Die von MAPAL gemessenen Werte belegen den damit erzielten Erfolg. Die umgesetzten Anpassungen mit höheren Schnittparametern, der Umstellung von Zirkularfräsen auf das Helixfräsen und die dadurch verbesserten Zerspanungsbedingungen resultierten in einer Taktzeitersparnis dieser Bearbeitung von 54 Prozent. Mit dem neuen Werkzeug konnte dabei der Zahnvorschub von durchschnittlich 0,14 mm auf 0,32 mm erhöht werden.

Im umfangreichen Werkzeugsatz für die Bearbeitung eines Radträgers ist der NeoMill-Alu-QBig eines der wenigen Standardwerkzeuge, spielt aber für die Taktzeit eine entscheidende Rolle, wie Eugen Bien sagt: „Der Einsatz des NeoMill-Alu-QBig macht etwa 30 Prozent der gesamten Bearbeitungszeit aus.“ Im Fokus steht dabei das Schruppen des Bauteils, doch stellt das Werkzeug auch Flächen in Fertigteilqualität her.