Roboterzelle: Produktivitätssteigerung um das Fünffache

Matec Maschinenbau in Eschweiler ist ein typischer 'Lohnfertiger'. Ein Lohnfertiger, der Präzisionskomponenten zerspant und komplette Module für Kunden aus vielen Bereichen baut. Die Maschine, mit der Rene Ohlenforst und sein Partner im Jahr 2001 angefangen haben, wurde im Jahr 2022 von einem Maschinenpark mit rund 35 CNC-Maschinen, Erodier- und Schleifmaschinen sowie Messsystemen ersetzt. Also mit allem ausgestattet, was ein moderner Zulieferer braucht, um die ständig steigenden Anforderungen zu erfüllen.

Vor zwei Jahren haben die beiden Unternehmer zudem ein neues Firmengebäude gebaut, dessen Dach mit Sonnenkollektoren versehen ist. „Im Sommer sind wir in Bezug auf Strom komplette Selbstversorger“, erzählt Ohlenforst, einer der beiden Inhaber stolz. Darüber nachzudenken, wie man als Zulieferer im Bereich Zerspanung nachhaltiger werden kann, gehört aus seiner Sicht dazu. Genauso, wie sie darüber nachgedacht haben, wie sie sich als Zulieferer zukunftssicher aufstellen können.

Flexibles Automatisieren auch mit Roboterzellen

BMO Automation hat die Geschäftsführer von Matec Maschinenbau davon überzeugt, dass man mit den Platinum Roboterzellen flexibel automatisieren kann, ohne dass die Mitarbeitenden über spezifische Roboterkenntnisse verfügen müssen. Denn das war im Vorfeld die große Angst: Hält die Technologie, was sie verspricht, oder ist sie doch zu komplex?

„Die Programmierung ist so einfach, dass das selbst unsere Auszubildenden machen können“, erklärt Ohlenforst. Hierin liegt für Ohlenforst die Stärke der Automatisierung, die der niederländische Anbieter entwickelt hat. Sämtliches Know-how, um den Roboter die korrekten Bewegungen ausführen zu lassen, ist in die Steuerung integriert, sodass der Bediener nur noch ein paar Zahlen eingeben muss.

„Es ist standardmäßig ein kompletter Tag für eine praktische Schulung dabei. BMO Automation hat unsere Zweifel bemerkt und hat daraufhin die Anzahl an Schulungstagen auf fünf erweitertet, wovon ein Tag einen Monat vor der Auslieferung stattgefunden hat. Aber diese weiteren fünf Tage haben wir gar nicht gebraucht. Die Roboterzelle lief schon nach drei Tagen. Wir mussten dann nur noch finetunen", so Ohlenforst.

Nachfrage nach hochwertigen Präzisionskomponenten steigt

Denn der Markt verändert sich, wie die beiden Inhaber von Matec Maschinenbau feststellen. Die Nachfrage nach hochwertigen Präzisionskomponenten steigt. Auch in den nächsten Jahren, wovon Ohlenforst ausgeht. „Die Kunden fangen wirklich an, darüber nachzudenken, die Produktion aus dem Fernen Osten zurückzuholen, da sie eine höhere Lieferzuverlässigkeit anstreben.“

Aber sie wollen auch Flexibilität in der Zulieferung. Und die Kosten müssen zu denen in den Niedriglohnländern wettbewerbsfähig sein, derweil die Lohnkosten in der deutschen Industrie ständig weiter steigen. Gleichzeitig stellt der Zulieferer fest, dass es immer schwieriger wird, Fachleute zu finden. Selbst Auszubildende seien schwer zu überzeugen. „Die Herausforderung ist: Wie werden wir produktiver? Wie erhöhen wir die Produktivität und verringern die Kosten", fasst Ohlenforst zusammen.

Roboterzelle bietet Antwort auf steigende Nachfrage

Die Antwort hat Matec Maschinenbau in der Roboterzelle Platinum 50 von BMO Automation gefunden - einem flexiblen Roboterbeladesystem für CNC-Maschinen, mit denen eine Multi Batch Produktion möglich ist. Matec Maschinenbau hat die Zelle Platinum 50 vor einem Jahr mit dem 5-achsigen Bearbeitungszentrum DMG Mori DMU 75 monoBlock gekoppelt, das zeitgleich mit der Roboterzelle erworben wurde.

Da die Platinum-Zellen des niederländischen Anbieters standardmäßig zum Beladen von zwei CNC-Maschinen geeignet sind, hat BMO Automation auch schon eine ältere DMG Mori 70 eVolution an die Roboterzelle gekoppelt. Das Ergebnis dieser Investition? „Ein Lächeln auf den Gesichtern der Metallunternehmer“, lacht Ohlenforst.

„Die Robotertechnologie lief innerhalb von vier Wochen wie ein Schweizer Uhrwerk. Unsere Angst vor der Robotertechnologie war völlig unbegründet", so Ohlenforst. Der DMU 75 monoBlock ist im ersten Jahr circa 4.500 Spindelstunden gelaufen. „Zeit von Span zu Span“, fügt der Metallunternehmer zur Verdeutlichung hinzu. Er schätzt, dass die Anzahl an Spindelstunden um einen Faktor fünf bis sechs höher ist als das, was bei einem Zulieferer üblich ist, der in zwei Schichten arbeitet.

„Durch Automatisierung gewinnt man mehr als die dritte Schicht an einem Tag. An den Wochenenden arbeiten wir jetzt praktisch unbemannt. Und wir haben tagsüber keinen Maschinenstillstand mehr, wenn der Mitarbeitende zur Toilette geht, Kaffee holt, mit einem neuen Programm beschäftigt ist oder krank wird.“

Ohlenforst möchte hiermit nichts Nachteiliges über seine Fachleute sagen, die er sehr schätzt. Er hat Verständnis für den Mitarbeitenden, der sich einen Kaffee holt oder kurz mit einem Kollegen spricht. „Unsere Mitarbeitenden sind keine Roboter. Menschen können bei der Taktzeit eines Roboters unmöglich mithalten.“

Roboterzelle als Ergänzung zu Mitarbeitenden

Willy, so nennen die Mitarbeitenden die Roboterzelle von BMO Automation. Ohlenforst findet es wichtig, dass die Mitarbeitenden die Roboterzelle als Ergänzung zu sich sehen, als einen Kollegen. Die Platinum 50 Zelle kombiniert die Produkt- mit der Palettenhandhabung. Matec Maschinenbau nutzt die letztgenannte Funktion beim DMU 75 monoBlock zum Auswechseln der Maschinenklemmen. Dabei ist die BMO-Steuerung ist führend. Sie legt fest, welches NC-Programm ausgewählt wird und steuert dann den Roboter sowie die Maschine an, um bei Bedarf den Schraubstock auszuwechseln.

BMO Automation nennt diese Art zu arbeiten Multi Batch. Die Roboterzelle arbeitet an einem Wochenende komplett unbemannt verschiedene Aufträge ab, wobei die Seriengrößen hierbei von 50 bis hin zu mehreren hundert Stück reichen. Sowohl rechteckige als auch runde Materialien werden austauschbar bearbeitet. „BMO hilft uns dabei, das zu tun, was wir vorher nicht tun konnten, nämlich sehr flexibel zu produzieren“, sagt der Metallunternehmer hierzu.

Einfach zu bedienende Software

Die Software an der Zelle ist einfach zu bedienen: Der Bediener gibt über das intuitive Menü einem Eilauftrag Vorrang. Diese Form von Automatisierung sorgt nicht nur für eine höhere Produktion, sondern zeitgleich auch für eine höhere Lieferzuverlässigkeit. „Wenn ein Kunde am Montag anruft und für Freitag 300 Produkte braucht, wissen wir, dass die bis Donnerstag fertig sind. Ohne Automatisierung kann man so einen Eilauftrag zwar einplanen. Aber wenn der Mitarbeitende den Tag vor der Lieferung krank nach Hause geht, muss man den Kunden enttäuschen“, verdeutlicht Ohlenforst. An der DMG Mori DMU 70 eVolution fräst Matec Maschinenbau größere Serien.

Kein Stillstand der Spindel

Da diese Maschine nur zwei Kanäle für den Tisch hat, können Schraubstöcke nicht automatisch ausgewechselt werden. Dadurch sind sie in den Abmessungen, die sie auf der DMU 70 eVo kontinuierlich produzieren können, begrenzt und entscheiden sich bei größeren Serien für diese Maschine. Die hohe Produktivität kommt auch dadurch zustande, dass die Spindel nicht mehr stillsteht, wenn die Mitarbeitenden ein neues Werkstück programmieren.

Der Zulieferer aus Eschweiler handhabt eine Mischung aus CAM-Programmierung und einer Programmierung an der Maschine. Denn es ist wichtig, dass die CNC-Bediener sich weiterentwickeln können. Bevor die beiden Maschinen automatisiert wurden, stand die Spindel still, wenn ein neues Werkstück programmiert wurde. Jetzt läuft die Maschine durch. Der Roboter sorgt für die Beladung und der Fachmann arbeitet an einem neuen Programm.

Die Wichtigkeit der Prozesssteuerung

„Automatisierung ist ein Baustein, der dazu gehört, um zukunftsorientiert zu arbeiten“, sagt der Unternehmer. Er vergleicht das mit der Einführung der ersten CNC-Steuerungen. Unternehmen, die diese Entwicklung nicht mitgemacht haben und an konventionellen Maschinen festhalten, sind kaum noch wettbewerbsfähig. „Ohne Automatisierung stellt man eines Tages fest, dass man mit Unternehmen, in denen die Maschinen 24/7 laufen, nicht mehr konkurrieren kann. Dann fragt man sich eines Tages, wie es sein kann, dass andere ein Teil für 3,50 Euro herstellen, wir aber sechs Euro dafür berechnen müssen", rechnet Ohlenforst vor.

Die Lösung beinhaltet jedoch viel mehr, als nur einen Roboter zu montieren. Der Grund, warum Matec Maschinenbau im ersten Jahr 4.500 Spindelstunden am neuen DMU 75 geleistet hat, ist der, dass der Zulieferer den Prozess im Griff hat. Denn nur dann sind sowohl das erste als auch das letzte Teil eines Batches genau gleich.

Für diese Prozesssteuerung sind gute Fachleute mit Kenntnissen über den Prozess und die richtigen Voraussetzungen vonnöten. Wie die Klimakontrolle in der Produktionshalle und hochwertige CNC-Maschinen mit allen Optionen, um den Prozess effektiv steuern zu können. Matec Maschinenbau hat sich beispielsweise für das Werkzeugmagazin mit 200 Positionen entschieden. Für eine Werkzeugsteuerung mit einem Laser und genauem Messtaster, um das Produkt in der Spannvorrichtung zu messen.

Reinigungstation für Roboterzelle

Matec Maschinenbau hat sich auch für die Reinigungsstation entschieden, die BMO Automation als Option für die Platinum-Zelle anbietet. Der Zulieferer aus Eschweiler ist der erste in Deutschland, der damit gearbeitet hat. Ohlenforst: „Nachdem der Roboter das Teil ausgewechselt hat und die Maschine wieder läuft, wird das andere Teil abgespült und das Kühlmittel davon heruntergeblasen. Die Teile kommen sauber und trocken ins Regal, sodass wir nach dem Wochenende keine Flecken oder schmutzige Teile haben“.

An nichts zu sparen und den gesamten Prozess steuern zu können. Das ist für Ohlenforst der Schlüssel zum Erfolg. „Und das muss man als Präzisionszerspaner selbst tun“, schließt er.

Quelle: Matec Maschinenbau