PCDで最適な深穴加工

Die Geschichte von Schlote begann 1969 mit einer kleinen Werkstattfertigung in Harsum, wo das Unternehmen immer noch seinen Stammsitz hat. Zur Gruppe gehören heute elf Unternehmen mit insgesamt 1.800 Mitarbeitern. Der Automobilzulieferer verfügt über acht Werke in Deutschland, weitere Produktionsstätten befinden sich in Tschechien und China. Kunden der Schlote Gruppe sind große Automobilhersteller, Systemintegratoren und Gießereien. 55 Prozent seines Umsatzes macht Schlote mit Teilen für Motoren, 39 Prozent entfallen auf Getriebe, sechs Prozent auf Chassis. 

Mit der Firma Trimet Aluminium gab es an anderen Standorten bereits eine erfolgreiche Zusammenarbeit, um aus gegossenen Rohlingen einbaufertige Automobilteile herzustellen. Der Zuschlag eines großen Automobilzulieferers für ein Bauteil, das in sehr hohen Stückzahlen gefertigt werden sollte, führte zu einem Joint-Venture zwischen Schlote und Bohai Trimet in Harzgerode.
 

Bei dem in Harzgerode hergestellten Bauteil handelt es sich um ein Kupplungsgehäuse aus Aluminiumdruckguss. Die Automatikgetriebe des Zulieferers gehen in einer einheitlichen Version an mehrere große Automobilhersteller, bei denen sie vorwiegend in Fahrzeugen bis zu einem Hubraum von zwei Litern eingebaut werden. Die Kupplungsglocke verbindet Getriebe und Motor. Die Getriebeseite ist bei allen Kupplungsgehäusen gleich, die andere Seite ist an die jeweiligen Motoren der Automobilhersteller angepasst. Die Unterschiede sind eher klein, weshalb diese Kupplungsglocke zu 99 Prozent baugleich für alle belieferten Automobilhersteller ist. 

Aktuell fertigt die Schlote Harzgerode GmbH davon 4.000 Stück pro Tag. Das moderne Werk verfügt über einen sehr hohen Automatisierungsgrad von über 80 Prozent. Am Standort Harzgerode sind 120 Mitarbeiter beschäftigt, die an fünf Tagen pro Woche rund um die Uhr arbeiten. Bei Bedarf kann die Produktion auch auf sechs oder sieben Tage ausgeweitet werden.
 

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. 
 

A watchful eye was kept on the implemented tools from the very beginning. Since Harzgerode went into operation, analyses have been performed continuously to find possible weak points and optimise manufacturing. Within the context of this continuous improvement process, Schlote and MAPAL have together managed to achieve longer tool lives, lower tool expenditures and higher production quantities over years. While 3,600 parts were produced at most per day in the beginning, the limit has now been raised to 4,500 parts – without the need for further machines.

The newest optimisation involves deep drilling for oil channels used to change gears in the automatic transmission. “We evaluate every month with our tool management system which tools have to be exchanged how often”, Swiniarski reports. “Time and again, the deep drills have proven to be particularly sensitive. As these drills are relatively cost intensive, we have concentrated on them to further cut our tool costs.” Quality aspects are also inherent in tool wear as a blunt drill produces burrs at the bore exit.
 

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.