Structural parts in record time

All complex technological parts (e.g. rotary axes and main spindles) are sourced by Wenzler from HELLER. The machine’s translational axes are located in the tool and the rotary axes in the workpiece. This allows the integration of large travel ranges with dimensions of 1500 x 1250 mm.

Low weight, high tempo

Other machines of this size are usually designed for high machining volumes, which makes them correspondingly heavy and slow. Wenzler picked a different approach and built a lightweight and very agile machine. The machining volume for structural parts is relatively small considering the size of the machine and is achieved by means of light to mid cuts. However, the machine also has to be able to absorb the vibrations resulting from the machining process. The high degree of agility is vital for keeping non-productive time short.

A subframe is a typical part. It acts as a rear-axle mount in vehicles. It can be up to 1000 x 1000 mm and weights between 25 and 30 kg. This means it can be loaded and unloaded in the machine automatically. As the working area of the VKM is easily accessible from two sides, robots and workers can be safely separated from one another.

The machines are largely designed to be turnkey solutions. “We always prefer to deliver the process, clamping fixture and tools along with the machine as a complete package. This way we know that everything will work well”, explains Wolfgang Wenzler. Together with his sister Ingrid Wenzler, they are the third generation to run the family company. “First and foremost, we remain a system provider. The requirement profile of our clients has not changed. The client still comes with a workpiece, names the quality and quantity, and wants a suitable solution from us.”

If speed is of the essence, Wenzler sometimes comes up with unconventional solutions. In the past, machines were already delivered to clients even though the design of the part had yet to be finalised and the process still had to be defined. Instead, Wenzler completed development on a TechCenter machine, which is available in Spaichingen for this purpose, and delivered the process later on. This machine was also used when a sports-car manufacturer that did not have its own parts production desperately needed 3,000 subframes. The machine manufacturer quickly became a contract manufacturer and helped its client out.

The quality of the parts and Wenzler’s inherent process know-how convinced the car manufacturer. Four years later, they turned once more to the Spaichingen-based company. Once again, it involved manufacturing subframes. The company wanted to buy a machine together with a process designed to use minimum quantity lubrication. The sports-car manufacturer wasn’t striving to start its own parts production in this way, but rather to equip one of its suppliers, a foundry, which was unable to achieve the required cycle time for the part on its own.

From 4 hours to 16 minutes

At first, the foundry needed around four hours to mechanically machine the rear-axle mount with multiple clamping setups. After some optimisations, they still needed two hours. The production goal of 4,000 pieces per year would have been at risk with this output. Based on the data, Wolfgang Wenzler analysed the part and came to the conclusion that a cycle time of 16 minutes was possible. In his opinion, this would only be achievable if MAPAL was aboard as the tool supplier for this project. The two companies have been working together for more than 40 years and have successfully completed many projects. The precision tool manufacturer from Aalen contributes its solution expertise to this partnership, which is based on trust and cooperation on an equal footing.

Die besondere Herausforderung bestand dieses Mal in dem enorm hohen Zeitdruck für das Projekt, das innerhalb von zehn Wochen komplett abgeschlossen sein sollte. Eine „normale“ Laufzeit für ein solches Projekt beträgt zehn Monate. Ein weiteres Handicap stellten die Rohteile dar. 4.000 Bauteile sind im Automobilbau eine Kleinserie. Für die Gießerei wäre es nicht wirtschaftlich gewesen, viel Zeit und Geld zu investieren, um die Rohteile so zu optimieren, wie man es von Großserien kennt. Stattdessen weisen sie extrem große Angüsse und viel Aufmaß auf. Entsprechend viel Aluminium galt es bei der Nachbearbeitung noch zu zerspanen. 

Wolfgang Wenzler würdigt die Zusammenarbeit mit MAPAL: „Der gute Durchgriff in diesem Unternehmen ist imposant. Wir landen hier sehr schnell bei den richtigen Leuten bis hinauf in die Geschäftsleitung, wenn es um entsprechende Entscheidungen geht. Ohne langen Mailverkehr kommen wir auch am Telefon zu verbindlichen Zusagen, was bei diesem Projekt ganz besonders wichtig war.“ Hinzu komme die Erfahrung von MAPAL gerade im PKD-Bereich. Von dem riesigen Wissen habe auch Wenzler profitieren dürfen. 

Beim Projekt in Spaichingen waren drei Techniker des Werkzeugherstellers mit dabei. Peter Krafft betreut als technischer Berater im Kundenkontakt alle Themen im Tagesgeschäft. Sven Frank ist Global Head of MTB Management und trägt damit die Verantwortung in Richtung Maschinenhersteller. Das Fachwissen für die Bauteile sammelt sich bei Igor Ivankovic, Component Manager Chassis & Brakes. „Dank dieser Konstellation konnten wir sehr schnell weiterhelfen, unser Wissen ist heute sofort verfügbar“, erklärt Sven Frank. „Auch legen wir bei MAPAL seit Jahren großes Augenmerk auf Prozessauslegungen mit Minimalmengenschmierung, um die Nachhaltigkeit der zerspanenden Fertigung zu steigern. Hier können wir auf großes Know-how zurückgreifen.“

Auf vier Fräser kommt es an

Die Analyse hat ergeben, dass die ersten vier von insgesamt 26 Werkzeugen für 60 Prozent der Taktzeit verantwortlich sind, alle weiteren werden nur relativ kurz eingesetzt. Damit wusste der Werkzeughersteller, wo er ansetzen muss, um die Performance nach oben zu bringen. Schon beim ersten Meeting konnte MAPAL konkrete Vorschläge für die Werkzeugauslegung machen. „Man hat gemerkt, dass unsere beiden Unternehmen in diesem Bereich sehr viel Erfahrung haben und alles schnell entschieden werden kann“, berichtet Wolfgang Wenzler. 

Die erzielten Ergebnisse sorgten bei Wolfgang Wenzler für Erleichterung: „Mit den Werkzeugen von MAPAL erzeugten wir auf Anhieb sehr gute Oberflächen, damit waren wir hochzufrieden. Das Fräsgeräusch war super satt und wir konnten sensationelle Schnittwerte fahren.“ Auch mit seiner berechneten Taktzeit hat er voll ins Schwarze getroffen. Bei der ersten Bearbeitung im Automatikbetrieb war das Bauteil ohne Optimierungen in 16 Minuten fertig. Trotz aller Erfahrung ist jedes neue Strukturbauteil für Wenzler wieder eine neue Herausforderung. Die Massenverteilung ist bei jedem Frame etwas anders, der dadurch sein ganz eigenes Schwingungsverhalten aufweist. 

Auch Peter Krafft war von der schnellen Abwicklung beeindruckt: „Die Werkzeuge kamen auf die Maschine und man konnte sofort produktiv arbeiten. Ich habe schon sehr viele Projekte betreut, aber mit so wenigen Änderungen lief es selten ab.“ Für die drastische Verkürzung der Taktzeit hat Sebastian Knaus, technischer Leiter bei Wenzler, mehrere Erklärungen: „Die Gießerei hatte zunächst nur eine langsamere Maschine zur Verfügung, auf der Standardwerkzeuge benutzt wurden, die viele Wege benötigten. Unser Performance-Ansatz war dem von vornherein überlegen. Hinzu kam, dass zuvor mit drei Aufspannungen gearbeitet wurde.“ Weil die Brücke der Wenzler VKM relativ schlank baut, konnten Bearbeitungen auch „über Kopf“ ausgeführt werden, was die Fertigung des gesamten Bauteils in einer einzigen Aufspannung ermöglichte.