19.06.2023

Tiefe Bohrungen mit PKD optimiert

Als die Schlote Gruppe 2017 ein neues Werk in Harzgerode baute, war die Produktion von Beginn an auf die Serienfertigung eines einzigen Bauteils ausgerichtet. Alle Zerspanungswerkzeuge dafür liefert MAPAL. Optimierungen der Werkzeuge haben die Grundlage dafür geschaffen, nun mit neuen Produkten einen Schritt in die Zukunft zu gehen.

Ein Blick in die Maschine zeigt zwei PKD-Tiefbohrer von MAPAL bei der Bearbeitung von Kupplungsgehäusen auf Doppelspindlern.
  • Ein Blick in die Maschine zeigt zwei PKD-Tiefbohrer von MAPAL bei der Bearbeitung von Kupplungsgehäusen auf Doppelspindlern.
  • A look at the production cells at Schlote Harzgerode shows various clutch housings in front of the machines.
  • Ein Tiefbohrer aus Hartmetall mit eingesetzter PKD-Schneide von MAPAL.
  • Sebastian Swiniarski from Schlote Harzgerode inspects the cutting edge of the PKD deep drill from MAPAL.
  • The picture shows Stefan Frick (MAPAL) and Sebastian Swiniarski (Schlote) in discussion.

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.
 

More than 4,000 clutch housings per day

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.
 

Un regard sur les cellules de production chez Schlote Harzgerode montre divers carters d’embrayage devant les machines.
A manufacturing cell at Schlote is made up of three machining centres from SW: Two W06 double-spindle machine and a one6 single-spindle machine.   ©MAPAL

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.
 

Successful improvement process

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.
 

Un foret profond en carbure avec une arête de coupe en PCD insérée de MAPAL.
MAPAL developed a new tool solution for deep drilling at Schlote: A PCD cutting edge is inserted at the tip of the drill.   ©MAPAL
Konkret geht es um zwei von fünf Tiefbohrungen, die bei einem Durchmesser von 8 mm in Tiefen von 180 mm beziehungsweise 141 mm vordringen. Sie durchbohren das Bauteil von der Seite bis zum Lagersitz in der Mitte. Bislang wurden dafür Vollhartmetallwerkzeuge eingesetzt, wie sie für das Tiefbohren üblich sind. Schlote erreichte damit Standmengen bis 2.500 Bauteile. Ab 2.000 Bauteilen meldete die Lastüberwachung der Maschine allerdings bereits Werkzeugverschleiß, und es zeigten sich Grate an der Austrittsöffnung. 

Erheblicher Standzeitgewinn mit PKD

Bei der Optimierung des Tiefbohrens brachte Werksleiter Tino Lucius, früher Mitarbeiter bei MAPAL, eine PKD-Variante ins Gespräch. So erarbeiteten die Partner den Ansatz, für das Tiefbohren eine PKD-Spitze einzusetzen. Bei der Umsetzung gab es einiges zu beachten, wie Stefan Frick schildert: „Einen solchen Bohrer komplett aus PKD herzustellen, ist nicht möglich. Neben den hohen Kosten spricht auch die Sprödigkeit des Materials dagegen. Sie bringt bei unterbrochenem Schnitt auch immer die Gefahr von Ausbrüchen an der Schneide mit sich. Da PKD hitzeempfindlich ist, muss zudem für gute Kühlung gesorgt sein.“
Sebastian Swiniarski from Schlote Harzgerode inspects the cutting edge of the PKD deep drill from MAPAL.
Sebastian Swiniarski (Gruppenleiter Arbeitsvorbereitung bei Schlote), überprüft die Schneide des PKD-Tiefbohrers von MAPAL.   ©MAPAL

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.
 

The picture shows Stefan Frick (MAPAL) and Sebastian Swiniarski (Schlote) in discussion.
Stefan Frick (technischer Berater von MAPAL), und Sebastian Swiniarski (Gruppenleiter Arbeitsvorbereitung bei Schlote), inspizieren eines der gefertigten Kupplungsgehäuse.   ©MAPAL

The future is electric

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.
 


Kathrin Rehor, PR Project Manager at MAPAL

Contact

Kathrin Rehor Public Relations Kathrin.Rehor@mapal.com Phone: +49 7361 585 3342


Further Case Studies