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Fliegender Werkzeugwechsel – Modulare Werkzeuge machen die Folgeverbundtechnik flexibler und profitabler
Folgeverbundtechnik steht für hohe Stückzahlen. Wo hunderttausende oder millionen Teile unverändert gestanzt werden, ist Folgeverbundtechnik das Mittel der Wahl. Kritisch wird es bei kleineren Serien, Teilevarianten und häufigen Umstellungen auf andere Teile. Hier fallen die langen Rüst- und Umrüstzeiten ins Gewicht und verursachen hohe Kosten. Modulare Werkzeugsysteme verkürzen diese Zwangspausen und steigern damit die Effizienz.
Anwenderbericht

„Der größte Feind der Qualität ist die Eile“, soll Henry Ford einmal gesagt haben. Aus dem Mund des berühmtesten Pioniers der Fließbandfertigung klingt das seltsam. Doch der Autofabrikant setzte seine Erkenntnis konsequent um: Die Eile übertrug er der Maschine und überließ dem Menschen deren Bedienung und die Qualitätskontrolle. Die moderne Folgeverbundtechnik wäre ganz in seinem Sinne gewesen: Ein Fließband ohne Menschen, das in der schnellen Wiederholung des immer selben Schneide- oder Umformschritts tausendfach dieselbe Präzision garantiert. Und das rasend schnell.

Betrübt hätten ihn nur die langen Pausen für den Werkzeugwechsel. Gemessen an den Durchlaufgeschwindigkeiten der Stanzstreifen vollzieht er sich quälend langsam. Je höher die Anforderungen an die Teilevielfalt, je kleiner die Losgrößen, desto häufiger die Umrüstpausen. Schnell verschlingen die Rüstzeiten dann mehr Zeit als die eigentliche Fertigung. Vernichtend für die Effizienz und bedrohlich für die Wettbewerbsfähigkeit. An diesem Punkt setzt das modulare Werkzeugsystem von STEINEL an. Es beschleunigt den Werkzeugwechsel und macht ihn zu einer Sache von Minuten. Außerdem verkürzt es erheblich die Zeit und die Kosten für Konstruktion und Herstellung der Werkzeuge.

Einschieben und loslegen

Das modulare Werkzeugsystem ist dreistufig aufgebaut. Es besteht aus einem maschinenspezifischen Grundaufbau, einer werkzeugspezifischen Adapterplatte und darauf montierten standardisierten, schnellwechselbaren Werkzeugmodulen.

Der Grundaufbau besteht aus Kopfplatte, Grundplatte und Führungen mit standardisierter Positionierungsgeometrie. Die Kopfplatte enthält bereits die Systemfedern zur Erzeugung der Niederhaltekräfte und die Zapfstellen für die Abnahme der Federkraft im 50 Millimeter-Raster. Je nach Kraftbedarf können mehrere Zapfstellen abgenommen werden. Auf der Grundplatte nehmen standardisierte Führungsschienen die Adapterplatte auf. Passend zu allen darin verwendeten Werkzeugen enthält die Grundplatte bereits die maximale Aussparung für den Abfall. Bei großen Werkzeugen können hydraulische oder pneumatische Werkzeugheber an die Grundplatte angesetzt werden, um den Werkzeugwechsel zu erleichtern. Der Grundaufbau wird nur ein einziges Mal in die Presse eingebaut und kann dann mit unterschiedlichsten Werkzeugen bestückt werden.

Die werkzeugspezifische Adapterplatte nimmt die einzelnen Werkzeugmodule sowie unterschiedliche Funktionseinheiten wie Bandeinlauf, Vorschubkontrolle und Zerhackstation auf. Ein kompletter Werkzeugwechsel bedeutet damit nur noch, eine mit Werkzeugmodulen bestückte Adapterplatte auszutauschen. Dieser Austausch lässt sich in wenigen Minuten vollziehen und die standardisierten Positionierungen und Arretierungen minimieren Rüstfehler und Werkzeugschäden. Die Adapterplatte kann entweder von STEINEL bezogen oder im eigenen Werkzeugbau gefertigt werden. Dafür stellt STEINEL die CAD-Daten des Grundaufbaus und der Werkzeugmodule zur Verfügung.

Die standardisierten Werkzeugmodule bestehen aus Normalien und Halbzeugen in höchster STEINEL Qualität. Sie stehen in 200 und 250 Millimeter Breite und sechs Längen zwischen 100 und 350 Millimetern zur Verfügung. Sie enthalten gehärtete, komplett bearbeitete Platten für die Aufnahme von Führungselementen, Druckfedern, Distanzrohren und Schrauben. Je nach Größe besitzen sie zwei oder vier spielfreie Kugelführungen. Mechanische und optische Verdrehsicherungen verhindern den falschen Einbau. Die mit zwei Säulen geführten Module besitzen standardmäßig bereits vier Abnahmestellen für die Niederhaltekräfte, bei vier Säulen sind es acht. Für zusätzliche Abnahmestellen wird jedes Modul mit sechs Druckbolzen ausgeliefert. STEINEL liefert zudem eine Vielzahl von funktionsfertigen Werkzeugelementen. Dazu gehören Unterbaugruppen wie Sucher, Bandzentrierer, Ausheber oder Stempeleinhängungen. Das Einzige, was für ein betriebsfertiges Werkzeug noch individuell konstruiert und gefertigt werden muss, sind die formgebenden Aktivelemente. Dafür stellt STEINEL den Konstrukteuren CAD-Daten zur Verfügung oder übernimmt auf Wunsch auch die komplette Herstellung einsatz- und prozessfähiger Module.

Riesiges Effizienzpotential

„Mit unserem modularen Werkzeugsystem erschließen wir ein riesiges Effizienzpotential“, sagt Christian Pape, Vertriebsleiter bei STEINEL. „Denn zur hohen Zeitersparnis bei der Umrüstung der Maschinen kommen erhebliche Vereinfachungen im Werkzeugbau und der Konstruktion hinzu.“ 

Die mehrstündige Zwangspause für die Maschine reduziert sich auf Minuten. „Der Wechsel eines Werkzeugmoduls dauert weniger als 20 Minuten“, sagt Pape. Sehr hoch fällt auch der Zeitgewinn bei der Werkzeugkonstruktion aus. Immer wieder Werkzeuge von Grund auf individuell zu fertigen stellt einen viel höheren Zeitaufwand dar und wird oft zum unüberwindbaren Engpass, wenn der Markt nach kurzfristiger Lieferfähigkeit verlangt.

Der Umstieg auf modulare Werkzeuge ist denkbar einfach und nach kurzer Amortisationszeit bereits profitabel. Allein der maschinenspezifische Grundaufbau verlangt eine einmalige Investition, die sich beim zweiten Werkzeug meist schon bezahlt macht. Was dann die zukünftigen Werkzeuge noch ausmacht – Adapterplatte und Werkzeugmodule – ist meist erheblich günstiger als ein komplettes neues Folgeverbundwerkzeug. Noch rentabler wird es bei Varianten und ähnlichen Stanzteilen, die sich durch den schnellen Austausch einzelner Module realisieren lassen.

Konzept mit eingebautem Wettbewerbsvorteil

In Zeiten der „Just-in-Time-Philosophie“, die Schnelligkeit und Flexibilität ebenso fordert wie Kostenreduktion, kann der „fliegende Werkzeugwechsel“ zum entscheidenden Wettbewerbsvorteil werden. Bessere Maschinenauslastung und kleinere Losgrößen mit geringerem Lager-und Kapital-Risiko helfen, die Rendite zu steigern und neue Geschäftsnischen zu erschließen. Aber ist Standardisierung nicht der Feind individueller, auf das Einzelprodukt optimierter Qualitätswerkzeuge? Pape widerspricht dem energisch: „Unsere modularen Werkzeuge wurden ausgiebig getestet und in mehreren Phasen optimiert. Darin steckt sehr viel STEINEL Erfahrung, ebenso wie die hochwertigsten Komponenten, die der Markt zu bieten hat“, sagt er und verweist auf die lange Erfahrung des 1925 gegründeten Unternehmens aus Villingen-Schwenningen. Die Vielzahl vorgefertigter Elemente ließen praktisch jede Schnitt- und Formgeometrie zu. „Es war stets unser Ziel, die Vorteile der Modularität weder durch Präzisionsverlust noch durch Einschränkungen bei den Verarbeitungsmöglichkeiten erkaufen zu müssen. Das haben wir erreicht.“ Nachdem die ersten Pilotsysteme bereits vor drei Jahren erprobt wurden, bewähren sich heute zahlreiche modulare Werkzeuge von STEINEL im Produktionsalltag. Henry Ford wäre zufrieden. 

Pressekontakt:
Philipp Rothweiler
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