Magazin „Innovation Matters 2022“: Wissenswertes aus unserem Werk
Entdecken Sie die Geheimnisse einer erfolgreichen Kleinserienfertigung.
Willkommen in unserer Welt. In diesem Interview werden Mitglieder der weltweiten Fertigungsteams von Renishaws ihren Erfahrungsreichtum mit Ihnen teilen. Steve Jay und Antony Spill arbeiten in zwei der weltweit führenden Fertigungsstandorte von Renishaw in Großbritannien. Schwerpunkt ihrer Tätigkeit ist die Optimierung von Fertigungsprozessen durch innovative Lösungen, um die Prozessentwicklungszeit für die Kleinserienfertigung zu verkürzen.
Steve Jay
Position: Leiter des Geschäftsbereichs Kleinserienfertigung
Renishaw Standort: Miskin
Aufgabenbereich: Neue und bestehende Kleinserienteile sollen in den Größenordnungen zwischen 4 mm und 4 m bei kurzen Lieferzeiten gefertigt werden. Es kommen unterschiedliche Fertigungsverfahren zum Einsatz, auch additive Fertigung. Entwicklung von Fertigungsprozessen für die jüngsten Innovationen und Produkte im Entwicklungsstadium.
Antony Spill
Position: Leiter des Geschäftsbereichs Kleinserienfertigung
Renishaw Standort: Stonehouse
Aufgabenbereich: Alle Schritte im Zusammenhang mit der Einführung neuer CNC-Bearbeitungsprozesse in die Produktion sollen verwaltet werden, dabei sind die engen Zeitvorgaben einzuhalten. Optimierung laufender Prozesse, um sicherzustellen, dass effiziente Methoden zur Realisierung von Produktions- und Qualitätszielen eingesetzt werden. Kleinserien haben eine Größenordnung von bis zu 300 Teilen jährlich und dies ist der Bereich, in dem wir auch kundenspezifische Produkte anfertigen.
Beschreiben Sie die Verfahren zur Kleinserien- und Einzelstückfertigung bei Renishaw.
Antony Spill: Unser vorrangiges Ziel ist die Einführung effizienter Prozesse bei niedrigen Qualitätskosten. Kleinserie ist ein gesonderter Geschäftsbereich unseres Hauptfertigungsbetriebs, der Unterstützung bei der Einführung neuer Prozesse mit sehr kurzen Lieferzeiten für kundenspezifische und Kleinserienprodukte für alle Bereiche der Geschäftswelt bietet.
Die Maschinenbediener in der Kleinserienfertigung sind verantwortlich für den gesamten Prozess zur Fertigung von neuen Komponenten – von der Einführung eines neuen CAM-Prozesses bis hin zur Einrichtung und Bedienung der Maschinen.In der Regel erstellen wir einen neuen Prozess in einer Achtstunden-Schicht. Dazu gehört die Verwendung einer CAM Software für die Programmierung eines neuen Einzelstückprogramms, die Einrichtung der Maschine und die Fertigung der Einzelstücke innerhalb dieser engen Zeitvorgaben. Um effiziente Prozesse mit kurzen Lieferzeiten zu erreichen, müssen wir sicherstellen, dass unsere Maschinen in Bestform sind. Zu diesem Zweck führen wir regelmäßige Diagnosen unter Verwendung unseres QC20‑W Kreisformmessgerät durch. Wir verlassen uns sehr auf unsere eigenen Produkte, um die Zuverlässigkeit unserer Maschinen zu gewährleisten, damit sie Teile herstellen können, die von Anfang an und zu jeder Zeit stimmen.
Bei der Einführung neuer Komponenten konzentrieren wir uns weniger auf die Entwicklung einzelner Prozesse in der Programmierphase, sondern mehr auf die Entwicklung von Verfahren und Prozessen, bei denen wir wissen, dass die Werkzeugmaschine präzise genug ist, um jedes Mal korrekte Komponenten herzustellen.
Steve Jay: 2018 haben wir unsere Kleinserienfertigung auf den Standort Miskin in Südwales erweitert, um der steigenden Nachfrage nach größeren Komponenten und additiver Fertigungskapazität sowie der steigenden Nachfrage nach kundenspezifischen Produkten und Sonderanfertigungen gerecht zu werden.
Wie die Zuverlässigkeit einer Maschine gewährleistet wird
Sparen Sie Zeit bei der Entwicklung und Implementierung fertigungsbezogener Einzelstückverfahren und investieren Sie in folgende Maschinen-Diagnosen:
- Leistungsprüfungen: Maschinenkalibrierung, unter Verwendung des QC20-W Ballbar-Kits (mehrere Prozesse)
- Diagnoseverfahren: unter Verwendung eines OMP400 Spindelmesstasters (in einem vertikalen Fräsverfahren)
- Fehler-Mapping Werkstückkoordinaten: unter Verwendung eines OMP400 Spindelmesstasters (in einem Fräs-/Drehverfahren)
- Revolver-Werkzeugvermessung: unter Verwendung eines OLP40 Messtasters und Tastereinsatzes (in einem Fräs-/Drehverfahren)
Welches sind die drei größten Herausforderungen für Hersteller heutzutage?
Verbesserung der Effizienz
A. S.: Einführung innovativer Ideen zur Steigerung der bereichsbezogenen Effizienz.
Senkung der Qualitätskosten
A. S.: Senkung der Qualitätskosten, vor allem durch eine Null-Fehler-Strategie, d. h. Ausschuss in der Kleinserienfertigung bei einem sehr knappen Verhältnis zwischen Einricht- und Betriebszeit zu vermeiden.
S. J.: Die gestiegenen Größen, Kosten und Bearbeitungszeiten eines durchschnittlichen, in Miskin gefertigten Einzelstücks haben dieses Problem hervorgehoben. Die Qualitätskosten sind ein Bereich, in dem wir uns dank verschiedener technischer Lösungen immer weiter verbessern. Ein Beispiel sind laufende Einzelstückprüfungen.
Sicherung der Kundenzufriedenheit
A. S.: Unser Ziel ist die vollständige Zufriedenheit der Kunden, ganz gleich, ob es sich um den Anwender selbst oder den nächsten Arbeitsgang im Montageprozess handelt.
S. J.: Sehr oft, wenn wir zum ersten Mal Teile für kundenspezifische Produkte oder Sonderanfertigungen liefern, geht es um Fehlerfreiheit „von Anfang an“.
Warum ist es so wichtig, Ausschuss von Anfang an zu vermeiden, insbesondere bei größeren Werkstücken?
A. S.: Es geht darum, Effizienz und niedrigere Qualitätskosten zu kombinieren. Wir können Messverfahren einsetzen, um die Position von Merkmalen zu bestimmen und sicherzustellen, dass diese präzise bearbeitet werden. Die Bearbeitung größerer Komponenten erfordert zum Teil Arbeitsschritte, die mehrere Stunden dauern können. Anfallende Werkstücknacharbeiten, wenn ein Merkmal entweder nicht die richtige Position oder Größe hat, sind weder effizient noch wirtschaftlich. Die Einführung einfacher Messzyklen kann dieses Problem beheben und wichtige Fertigungskennzahlen positiv beeinflussen.
S. J.: Zeit und Geld. Sowohl die Vielzahl unserer Verfahren als auch die Werkstücke (buchstäblich) werden immer größer. Daher gewinnt unser Konzept der „Produktionsprozess-Pyramide“ zunehmend an Bedeutung. Durch konstante und bewusste Verbesserungen auf jeder Prozessstufe werden wir unsere Effizienz und die Qualitätskosten weiter optimieren.
Wie ist es, in einem Renishaw-Werk zu arbeiten?
A. S.: Ich hatte glücklicherweise die Gelegenheit, in verschiedenen Funktionen im Renishaw-Werk tätig zu sein. Ohne diese Erfahrungen, die ich in den unterschiedlichen Positionen gewonnen habe, könnte ich sicher nicht in der jetzigen Form meinen Beitrag leisten und meine Erfahrung und mein Wissen an andere weitergeben. Diese Philosophie wird im gesamten Werk geteilt, wo die Teamarbeit und der Wissensaustausch, zwischen allen Mitarbeitern hervorragend sind. Wir sind uns einig, dass wir gute Arbeit leisten und erfolgreich sein wollen.
Zu unserer Fertigungsstrategie gehört es auch, die Zahl der unterschiedlichen, von uns genutzten Maschinenplattformen zu optimieren. Bei vielen unterschiedlichen Maschinentypen steigt der Schulungsaufwand. Dadurch können Ressourcenprobleme entstehen, die wiederum Engpässe und anschließende Lieferprobleme verursachen. Die Standardisierung unserer Maschinenplattformen und Prozesse bietet uns die Flexibilität, unser Wissen und unsere Ressourcen wirkungsvoller einzusetzen. Das bedeutet, wir erfüllen unsere Abteilungsziele und unsere Mitarbeiter können einfach zwischen verschiedenen Bereichen wechseln.
Welche Renishaw-Technologien setzen Sie bevorzugt ein und warum?
A. S.: Ich liebe es, mich einer Herausforderung zu stellen und Probleme aufzudecken, bei denen wir an einem Strang ziehen können, um eine Lösung zu realisieren. Wir sind Lösungsanbieter und versuchen sicherzustellen, dass alle Mitarbeiter des Teams dies verinnerlichen. Neue und innovative Wege zu finden, wie wir Renishaw Produkte zur Verbesserung unserer eigenen Abteilung einsetzen können, ist spannend und eine Herausforderung. Diese Technologie jedoch in Reichweite zu haben, ist von unschätzbarem Wert.
Ein jüngstes Beispiel und wahrscheinlich das lohnendste Projekt, an dem ich bisher beteiligt war, betraf eine Maschine, die fast schon als „schrottreif“ bezeichnet werden konnte. Wir haben die Technologie von Renishaw genutzt, um die Probleme der Maschine an der Wurzel zu packen und eine robuste Lösung zu implementieren, die ihr neues Leben eingehaucht hat.
S. J.: Unsere additive Fertigungskapazität; die Technologie ist brillant. Die Art und Weise, wie sie die Kreativität der Konstrukteure herausfordert und wie wir sie als produktiven Arbeitsmittelpunkt innerhalb der Abteilung eingeführt haben, ist fantastisch.
Was ist das Geheimnis einer erfolgreichen Kleinserienfertigung?
A. S.: Angesichts des sehr knappen Verhältnisses zwischen Einricht- und Betriebszeit ist es unumgänglich, dass wir von Anfang bis Ende schnelle Prozesse integrieren. Dazu gehören beispielsweise Programmiermethoden, die Vertrauen in die Genauigkeit der Werkzeugmaschine schaffen.
Ich habe mich auf das Fehler-Mapping der Maschinen konzentriert, um sicherzustellen, dass bereits das erste gefertigte Werkstück korrekt ist, ohne weitere Prozessentwicklungszeit investieren zu müssen. Ein Beispiel, wie wir dies erreicht haben, betraf eine Maschine, die in puncto Rüstzeit extrem ungünstig abgeschnitten hatte.
- Großes Fräs-/Drehzentrum mit Doppelspindel, B-Achse und Revolver
- Ursache für zahlreiche Positionsfehler an der Maschine
- Eine Unkenntnis dieser Positionsfehler würde bei durchschnittlich acht (und häufig mehr) Stunden pro Einrichtvorgang eine schlechte Rüstleistung für die Kleinserienfertigung ergeben.
- Ineffizienzen an diesem Bearbeitungszentrum führten regelmäßig zu Lieferproblemen
- Durch die Einführung unserer OMP400 Spindelmessung konnten wir Positionsfehler an der Maschine zwischen Achsen bestimmen und ein Verfahren zur Erstellung einer Fehlertabelle entwickeln.
- Diese Maschinendiagnose wird alle zwei Wochen durchgeführt. Damit ist sichergestellt, dass alle Positionsfehler der Maschine gefunden und in den Makros gespeichert werden, die bei jeder neuen Maschineneinstellung aufgerufen und über das Maschinenkoordinatensystem integriert werden.
- Dieses Verfahren sowie die zusätzliche Revolver-Werkzeugvermessung bedeuten umfassende Genauigkeit zwischen allen Maschinenachsen – das Fehler-Mapping der Maschine.
- Die durchschnittlichen Rüstzeiten haben sich nun halbiert und der Einsparungseffekt in puncto Produktionszeit und Qualitätskosten ist erheblich.
S. J.: Obwohl jedem Maschinenbediener als erstes die Frage „Wie bearbeiten wir das“ in den Sinn kommen dürfte, kann eine ganz neue Herangehensweise entstehen, wenn man sich bewusst auf die Verifizierung von Werkstücken oder Merkmalen konzentriert. Beispielsweise die Bauteilausrichtung und Spannvorrichtung. Eine Möglichkeit zur Überprüfung des Einzelstücks im laufenden Prozess zu finden und zu wissen, dass das Bauteil oder eine potenzielle problematische Abmessung korrekt sind, bevor wir überhaupt die Tür zum Bearbeitungszentrum öffnen, ist eine wertvolle Fähigkeit.
Dave Miles
Position: Leiter der Produktionstechnik
Renishaw Standort: Stonehouse und Miskin
Seit der Gründung des Unternehmens im Jahr 1973 hat Renishaw sein Geschäft und Produktportfolio kontinuierlich ausgebaut und diversifiziert. Die letzten 20 Jahre meiner Tätigkeit in der Abteilung für Fertigungsdienstleistungen (Manufacturing Services Division, MSD) haben mir viele verschiedene Erfahrungen und Probleme gebracht, die es zu lösen galt. Es macht Spaß, mit einem Team zusammenzuarbeiten, das leidenschaftlich und motiviert ist und Grenzen überschreitet, um Fertigungsprozesse kontinuierlich zu verbessern.
Steve Roberts
Position: Werksleiter
Renishaw Standort: Stonehouse und Miskin
„In meinen mehr als 30 Jahren bei Renishaw habe ich einen extremen Wandel in der Welt der Fertigungsdienstleistungen beobachten können. Den Ausbau des Unternehmens, die Entwicklung zum Vorreiter in der Fertigungsindustrie mit weltweit führenden Fabriken und Standorten. Ich habe das Privileg, zusammen mit einem engagierten und erfahrenen Team die täglichen Herausforderungen der Produktion meistern zu dürfen. Wir geben unser Bestes, unsere Termine gegenüber den Kunden einzuhalten und halten ständig nach Möglichkeiten Ausschau, unser technisches Wissen und unsere Prozesse zu erweitern und zu optimieren.”
Die Renishaw-Werke Miskin und Stonehouse
Unsere Betriebe
- Mehrere Bearbeitungsverfahren, einschließlich: Renishaws automatisiertes Fräs-/Dreh- und Prüfzentrum (Automated Milling, Turning and Inspection Centre, RAMTIC) für die Herstellung von prismatischen Werkstücken; Millturn-Maschinen (Komplettbearbeitungsmaschinen) für die Fertigung mittelgroßer Teile in einem Durchgang; Langdrehautomaten für kleine Drehteile und verschiedene Maschinen für die Kleinserienfertigung
- Verschiedene Prüfprozesse, wie beispielsweise laufende Werkstückmessung bis hin zur vollautomatischen KMG-Prüfung
- Endbearbeitungsverfahren, einschließlich Beschichtung, Lasergravieren und -entgraten, Schleifprozesse für die Herstellung von Schneidwerkzeugen und Laserschneiden
- Montagewerke für Tastereinsätze, die additive Fertigung und Positionsmesssysteme sowie Oberflächenmontage-Automaten (Miskin)
Was wir herstellen
- Die Herstellungsleitung von Bauteilen für alle Renishaw Produkte obliegt sowohl Stonehouse als auch Miskin und beide Standorte nutzen identische Prozesse, um Flexibilität und Ausweichmöglichkeiten zu gewährleisten
- Das Sortiment reicht von Bauteilen für kleinere Messtaster, wie den TP20 und OMP40, bis hin zu größeren Produkten, wie den REVO® Messkopf für das 5-Achsen-Messsystem und das additive Fertigungssystem RenAM 500Q
Renishaw Produkte, die wir selbst verwenden
- Unsere Bearbeitungsplattformen bieten zahlreiche Anwendungen für Renishaw Werkzeugmaschinenmesstaster zur Werkzeug- und Werkstückeinrichtung und Werkstückmessung, einschließlich OMP40, OMP400, RMP60, RLP40, NC4, TS27R, MP250 und verschiedene Werkzeugmessarme.
- Die Maschinenkalibrierung und Prozessgrundlage wird mit Renishaws Kalibrierprodukten ausgeführt, wie beispielsweise dem Ballbar, XL-80 Lasersystem und AxiSet™.
- Die abschließende Komponentenprüfung und -messung erfolgt entweder durch Equator™ Prüfgeräte oder KMGs, unter Verwendung von Tastersystemen wie den PH10, SP25, TP20 und der MODUS Software.
Miskin, Wales
Vorstellung künftiger Konzepte einer intelligenten Fabrik mit der aktuellen Technologie
Größe: 42.735 m²
Mitarbeiter: 550
Stonehouse, England
Einer der effizientesten Präzisionstechnikbetriebe in Großbritannien
Größe: 9.290 m²
Mitarbeiter: 220