Tiefe Bohrungen mit PKD optimiert

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.
 

Wie in der gesamten Automobilindustrie sind die Anforderungen an das Bauteil auch hier sehr hoch. „Bei dem Teil handelt es sich nicht nur um einen Adapterflansch, sondern das ist die Rückseite des Getriebes. Daher ist für die Lagersitze höchste Präzision erforderlich“, erläutert Sebastian Swiniarski, Gruppenleiter Arbeitsvorbereitung bei Schlote. In das Bauteil sind zahlreiche Bohrungen mit unterschiedlichen Toleranzen einzubringen, wofür Präzisionsfertigung im Bereich von tausendstel Millimetern gefragt ist. 

MAPAL und Schlote blicken auf eine langjährige, gute Zusammenarbeit zurück. So kommen PKD-Fräser, die unter anderem definiert raue Oberflächen zum Aufbringen der Dichtmasse schaffen, Gewindebohrer, Reibahlen sowie eine Reihe unterschiedlicher Bohrwerkzeuge aus dem Hause MAPAL zum Einsatz. „Wir bieten unseren Kunden umfassende Lösungen bis hin zur Auslegung kompletter Prozesse an“, sagt Stefan Frick, der Schlote als technischer Berater von MAPAL betreut. 
 

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.
 

For the new tool, MAPAL started with the existing solid carbide drill and inserted a PCD cutting edge at its tip. The structure of the tool is reminiscent of a concrete drill with a carbide tip. The manufacturers in Harzgerode are very happy with the PCD deep drill’s tool life. While the solid carbide drill’s tool life ends after 2,500 parts, the PCD version keeps going reliably up to 15,000 parts. There is further scope for improvement in machining challenges, such as blowholes in the material and varying casting quality. The partners are currently working on this together. “We have occasionally been able to achieve a tool life of 40,000 parts. Naturally, we want to make this ultra-long tool life the norm”, Frick stresses.

The cutting data is the same as that of the solid carbide drill at a spindle speed of 8,700 rpm, a feed of 0.3 mm/rev and a cutting speed of 218 m/min. The new drill’s potential lays in its considerably longer tool life, the resulting lower tool costs and the higher process reliability. Less tool changes also means less machine downtime.

Production at Schlote in Harzgerode involves a total of ten manufacturing cells. Each cell is made up of three machines from the manufacturer SW, two W06 double-spindle machines and a one6 single-spindle machine. The parts are machined in three clamping setups, whereby the double-spindle machines handle the first two setups and finishing takes place during the third.
 

Die Fertigung der Kupplungsgehäuse am Standort war als Projekt mit einer Laufzeit von mindestens acht Jahren und einer Peak-Stückzahl von jährlich 1,1 Millionen Teilen ausgelegt. Der Peak wurde 2020 überschritten. Mittlerweile läuft die Produktion des Bauteils im fünften Jahr und liegt bei 900.000 Stück. 

Zusammen mit der kontinuierlich verbesserten Produktivität erlauben es die sinkenden Produktionsmengen, nun Zukunftsthemen anzugehen und erstmals auch andere Bauteile herzustellen. Dafür hat der Umbau des Werks bereits begonnen. Im ersten von zwei neuen Projekten geht es um sechs verschiedene Bauteile für ein neues Hybridmodell eines Herstellers von Supersportwagen, die Schlote produzieren soll. 

In einem weiteren Projekt ist wieder die Kompetenz des Fertigers bei Kupplungsgehäusen gefragt – dieses Mal allerdings für Elektrofahrzeuge. Schlote profitiert hier von dem Trend in der Elektromobilität, auch E-Autos mit einem Getriebe auszustatten. Für ein innovatives Modell mit drei Gängen soll die Verbindung zwischen Motor und Getriebe aus Harzgerode kommen. Die Hälfte der Hallenkapazität wird derzeit umgebaut. Die Fertigung von Teilen für Verbrenner wird auf 50 Prozent heruntergefahren, zehn Prozent sollen künftig auf Hybridfahrzeuge entfallen, 40 Prozent auf reine Elektromobilität. Erste Bauteile für die neuen Projekte hat Schlote bereits hergestellt.