In Bestzeit zum Strukturbauteil

Alle technologisch aufwendigen Komponenten, etwa die Rundachsen und die Hauptspindeln, bezieht Wenzler dabei von HELLER. Die translatorischen Achsen der Maschine befinden sich im Werkzeug und die rotativen Achsen im Werkstück. Das ermöglicht die Integration von Verfahrwegen mit den Abmessungen 1500 x 1250 mm.

Wenig Masse, hohes Tempo

Andere Maschinen dieser Größe sind in der Regel auf ein hohes Zerspanvolumen ausgelegt, was sie entsprechend schwer und langsam macht. Wenzler ist einen anderen Weg gegangen und hat eine sehr agile Maschine mit geringen Massen konstruiert. Für die Größe der Maschine ist das Zerspanvolumen bei Strukturbauteilen eher klein und wird mit leichten bis mittleren Schnitten erzeugt. Jedoch muss die Maschine, die vom Zerspanungsprozess herrührenden Schwingungen aufnehmen können. Die hohe Agilität ist für geringe Nebenzeiten entscheidend.

Ein typisches Bauteil ist der Fahrschemel, der in Fahrzeugen als Hinterachsträger fungiert. Er misst bis zu 1000 x 1000 mm und wiegt zwischen 25 und 30 kg. Damit bietet sich eine automatische Be- und Entladung der Maschine an. Der Arbeitsraum der VKM ist von zwei gegenüberliegenden Seiten gut zugänglich, was eine sichere räumliche Trennung von Roboter und Werker erlaubt. 

Die Maschinen sind großteils als Turn-Key-Maschinen ausgelegt. „Uns ist es immer am liebsten, wenn wir neben der Maschine auch den Prozess, die Spannvorrichtung und die Werkzeuge als Komplettpaket liefern. Da haben wir die Gewissheit, dass alles gut funktioniert“, erläutert Wolfgang Wenzler, der das Familienunternehmen zusammen mit seiner Schwester Ingrid Wenzler in dritter Generation leitet. „Wir sind nach wie vor in erster Linie Systemanbieter. Das Anforderungsprofil unserer Kunden hat sich nicht verändert. Der Kunde kommt immer mit einem Werkstück, nennt Quantität und Qualität und möchte von uns die passende Lösung.“

Wenn es mal sehr schnell gehen muss, fallen Wenzler mitunter auch ungewöhnliche Lösungen ein. So wurden in der Vergangenheit auch schon Maschinen an Kunden ausgeliefert, obwohl die Konstruktion des Bauteils noch nicht abgeschlossen war und der Prozess dafür noch ausstand. Wenzler hat dafür die Entwicklung auf einer TechCenter-Maschine abgeschlossen, die in Spaichingen für solche Zwecke bereitsteht, und lieferte den Prozess nach. Diese Maschine wurde auch genutzt, als ein Sportwagenhersteller, der nicht über eine eigene Teilefertigung verfügt, dringend 3.000 Fahrschemel benötigte. Der Maschinenhersteller wurde kurzerhand zum Lohnfertiger und half dem Kunden aus der Bredouille. 

Die Qualität der Bauteile und das bei Wenzler vorhandene Prozessverständnis haben den Autobauer überzeugt. Vier Jahre später wandte er sich erneut an das Spaichinger Unternehmen. Wiederum ging es um die Fertigung von Fahrschemeln, das Unternehmen wollte eine Maschine mitsamt einem auf Minimalmengenschmierung ausgelegten Prozess kaufen. Damit startete der Sportwagenhersteller keine eigene Teilefertigung, sondern stattete seinen Zulieferer, eine Gießerei, aus, der aus eigener Kraft nicht auf die erforderliche Taktzeit für das Bauteil kam. 

Von vier Stunden auf 16 Minuten

Das Gießereiunternehmen benötigte anfangs rund vier Stunden für die mechanische Bearbeitung des Achsträgers in mehreren Aufspannungen und kam auch nach verschiedenen Optimierungen nicht unter zwei Stunden. Mit diesem Output wäre das Produktionsziel von jährlich 4.000 Exemplaren der Sportwagen in Gefahr gewesen. Anhand der Daten analysierte Wolfgang Wenzler das Bauteil und kam zu dem Ergebnis, dass eine Taktzeit von 16 Minuten möglich ist. Das konnte nach seiner Einschätzung aber nur gelingen, wenn er MAPAL als Werkzeuglieferant für dieses Projekt mit ins Boot holen könnte. Die beiden Unternehmen arbeiten seit mehr als 40 Jahren zusammen und haben schon viele Projekte erfolgreich umgesetzt. Der Aalener Präzisionswerkzeughersteller bringt seine ganze Lösungskompetenz ein, es findet eine vertrauensvolle Zusammenarbeit auf Augenhöhe statt.

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. 

Wolfgang Wenzler was relieved by the result: “With the tools from MAPAL, we were able to produce smooth surfaces from the very start. We were very happy about this. The milling noise was very solid, and we were able to achieve sensational cutting data.” His calculated cycle time also proved to be right on the dot. The first machining of a part in automatic operation was completed in 16 minutes, without any optimisation. Despite all their experience, every new structural part is always a challenge for Wenzler. The distribution of masses is somewhat different for every frame, which therefore exhibits unique vibrational behaviour.

Krafft was also very impressed by the quick processing: “The tools were put on the machine, and we were able to start production immediately. I’ve supervised a lot of projects, but they rarely ran with so few adaptations.” Sebastian Knaus, Technical Director at Wenzler, sees a number of reasons behind the extreme reduction in cycle time: “At first, the foundry only had slow machines available where standard tools were used that required many paths. Our performance approach was superior from the start. Additionally, they worked with three clamping setups.” Because the bridge is relatively slim in Wenzler’s VKM, machining could also be performed “over head”, which allowed the entire part to be machined in a single clamping setup.