„Insourcing“ mindert Wettbewerbsdruck

Uraca investiert Millionen in eigene Produktionskapazitäten und rationalisiert unter anderem die Fertigung gesenkgeschmiedeter Kurbelwellen für Hochdruckpumpen nachhaltig durch gleichermaßen präzises wie prozesssicheres Komplettbearbeiten auf einer Okuma Multus B400-W

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In seiner jüngsten Bewertung der 1.000 bedeutendsten Weltmarktführer mit deutschen Wurzeln platzierte das Manager Magazin die Uraca Pumpenfabrik in Bad Urach auf Platz 806. Grundlage für dieses Topergebnis sind innovative, auf dem Weltmarkt überzeugende Topprodukte. Und dahinter muss bei einem Hersteller immer auch eine bestens organisierte und ausgestattete Fertigung stehen.

Um auch künftig im knüppelharten Wettbewerb erfolgreich bestehen zu können, hat Uraca seit 2008 kontinuierlich in einen Hallenneubau für Produktion und Lager sowie in den Ausbau und vor allem die Modernisierung der eigenen Zerspanungskapazitäten investiert. Vorrangiges Ziel des ambitionierten Investitionsprogrammes war und ist nach Aussage von AV-Leiter Gerd Werner, „durch die Eigenfertigung aller wesentlichen und hochwertigen Pumpenkomponenten und Ersatzteilen das Qualitätsniveau und die Liefertreue selbst bestimmen zu können. Kurze Lieferzeiten sind für unsere Kunden ein extrem wichtiges Kaufargument. Insofern ist die schnelle auftragsbezogene Verfügbarkeit aller benötigten Teile essentiell für unsere eigene Wettbewerbsfähigkeit.“

Zu den wichtigen Schlüsselkomponenten gehören Kurbelwellen. Um diese künftig schneller und in bestmöglicher Qualität inhouse produzieren zu können, gingen Uracas Prozessplaner bereits 2007 auf die Suche nach einer alternativen Fertigungsstrategie. Gerd Werner: „Die herkömmliche Bearbeitung einer Kurbelwelle benötigt mindestens vier Maschinen für das Längen und Endenbearbeiten, Drehen, Bohren, Fräsen und Schleifen. Wir haben hier sehr viele Varianten und zudem sinken die Auftragslosgrößen seit Jahren. Die mehrstufige Fertigung bedeutet einen großen Aufwand für das Rüsten und die innerbetriebliche Logistik. Außerdem sind die Umlaufbestände groß, was viel Kapital bindet.“

Als probate Antwort auf die fertigungstechnischen und wirtschaftlichen Herausforderungen empfiehlt sich das Komplettbearbeiten auf einem Dreh-/Fräszentrum. Das Finish in einem Setup spart Liegezeiten, vereinfacht die Arbeitsorganisation, minimiert den Rüstaufwand, senkt die Stückzeiten und rechnet sich vor allem auch bei kleinen Losgrößen, da das Komplettbearbeiten zumeist lange Bearbeitungslaufzeiten bedeutet. Außerdem sind durch Reduktion der Umspannvorgänge enge Toleranzen deutlich einfacher einzuhalten.
Das am Markt verfügbare Angebot multifunktionaler, mehrachsig CNC-gesteuerten Maschinen wächst beständig. Wobei es bei den angebotenen Fabrikaten große Unterschiede gibt – billig ist auch hier längst nicht immer gleich günstig.

Für Gerd Werner „spielte der Preis eine nachrangige Rolle. Wir produzieren Qualitätsprodukte. Darum achten wir auch bei unseren Investitionen in Maschinen vor allem darauf, dass die Technik und auch der Lieferant zu unseren eigenen Qualitätsansprüchen passt.“

Fündig wurde Gerd Werner letztlich bei der Hommel CNC-Technik. Die offerierte OKUMA Multus B400-W meisterte alle Probebearbeitungen mit Bravour. Und was den AV-Leiter ganz besonders freute war, dass sich die Hommel Mitarbeiter am Standort Langenau und insbesondere Anwendungstechniker Alexander Rieck zusammen mit Werkzeugspezialisten von Iscar die komplette Prozessentwicklung übernahmen und praktisch eine schlüsselfertige Maschine übergaben. „Die Koordination und Betreuung des Multus-Projektes einschließlich der Schulungen unserer Mitarbeiter durch Hommel war durchgängig hoch qualifiziert und immer verbindlich in allen Zusagen.“

Als untermauernde Randnotiz sei hier vermerkt, dass Uraca ob der guten Erfahrungen für die Ersatzteilefertigung ab Losgröße 1 nach der Multus auch noch eine OKUMA LU300-MY mit 2 Revolvern, Y-Achse und Reitstock sowie eine OKUMA LB3000 EX geordert hat. Gerd Werner: „Okuma baut extrem solide und hochpräzise Maschinen. Das ist die Grundvoraussetzung, damit sich unsere Hauptforderung nach langfristig guten und stabilen Prozessen erfüllt. Außerdem sind unsere Mitarbeiter in der Fertigung von der Okuma-eigenen CNC-Steuerung sehr angetan. Die Steuerung war auch ein Grund für die Kaufentscheidung. Die Programmierung der Okuma-Maschinen gelingt durch die grafische Programmieroberfläche einfach, schnell und zielsicher. Die OKUMA OSP ist die effizienteste CNC-Steuerung hier im Betrieb.“ Zudem überzeugend fand der AV-Leiter, dass Hommel bei den Okuma-Maschinen für das erste Jahr zudem eine Crashversicherung inkludierte.

Qualität hat natürlich ihren Preis, aber auch ihren Wert. Und: Abgerechnet wird immer am Schluss. Alexander Rieck: „Mit Blick auf die Total-Cost-of-Ownership geben Werkzeugmaschinen von OKUMA seit vielen Jahren ein hervorragendes Bild ab – Zuverlässigkeit, Langzeitpräzision und Wiederverkaufswerte sind weit überdurchschnittlich.“ Und da bei OKUMA Entwicklung und Fertigung sowohl von CNC-Drehmaschinen als auch von CNC-Bearbeitungszentren (sowie Schleifmaschinen) zu den Kernkompetenzen gehören, stecken auch in den verfahrensintegrierten Dreh-/Fräsmaschinen der Japaner die in Jahrzehnten gewonnenen Erfahrungen. Zudem profitieren Anwender von geldwerten Innovationen wie etwa das System für die automatische, auf wenige µm genaue Kompensation thermischer Einflüsse auf das Bearbeitungsergebnis (TFC), das derzeit einzige wirklich funktionierende und in Serie eingesetzte Kollisionsvermeidungssystem CAS sowie die mechatronisch perfekt angepassten Antriebe (PREX) und CNC-Steuerungen (OSP) aus dem eigenen Haus.

Doch fokussieren wir nun unseren Blick auf die OKUMA Multus B400-W. Ein erstes augenfälliges Plus: Die Maschine baut für einen Arbeitsbereich mit Drehdurchmesser bis 710 mm und einem Abstand zwischen Spitzen recht kompakt. Die Tür öffnet leichtgängig und gibt den Arbeitsraum großflächig auch oben frei für eine kollisionsfreie Kranbeladung mit bis zu 250 kg schweren Werkstücken. Ihr footprint misst lediglich 5.925 mm x 2.585 mm, die Höhe 3.000 mm. Hinzu kommen in der Breite noch zirka 800 mm für den rechts platzierten Späneförderer. Zudem adaptierte Hommel bei Uraca einen Papierbandförderer, der das Kühlschmiermittel im 1.000 Liter Tank zuverlässig von Spänen und auch Grafitpartikeln befreit und dabei recht günstig arbeitet.

Das vor Spänen und Kühlmittel geschützte Werkzeugmagazin der Multus 40 Werkzeugen Platz. Uraca orderte ihre Multus für den Einsatz von Werkzeugen mit Schnittstelle Capto-C6. Der Werkzeugvorrat reicht selbst für sehr komplexe Bearbeitungsprogramme aus.

OKUMA baut sehr solide, laufruhige und kraftvolle Maschinen. Für Okuma typische konstruktive Details sind zum Beispiel kräftige, vordere Spindellagerungen mit zwei einreihigen Schrägkugellagern und einem Zylinderrollenlager. Beide als C-Achse programmierbare Spindeln drehen bis 3.800 U/min und erzeugen durch den 22 kW-starken Antrieb in Kombination mit dem 2-fachen elektrischen Vorgelege Drehmomente von 700 Nm.

Die oben platzierte, als B-Achse schwenkbare Frässpindel leistet im Standard 14 kW, dreht bis 6.000 U/min und entwickelt ein maximales Drehmoment von 85 Nm.

Durch die Verwendung von Zylinderrollen-Wälzführungen wird auch bei hohen Verfahrgeschwindigkeiten eine stabile Zerspanung sowie eine große Laufruhe erreicht. Hohe Steifigkeit und Dämpfung sind eine wesentliche Basis für beste Oberflächen und verlängern zusätzlich die Standzeiten der Tools.

Die Y-Achse verfährt +/- 115 = 230 mm, die B-Achse rotiert in 0,001°-Inkrementen innerhalb 225°. Eine weitere wichtige Basis für überzeugende Bearbeitungsstabilität ist das hohe Maschinengewicht von 15.500 kg mit niedrigem Schwerpunkt. Gewichtskräfte der Baugruppen werden fast ausschließlich vertikal aufgenommen, massive Maschinenelemente befinden sich aus Stabilitätsgründen also innerhalb der Aufstellfläche ohne maßgeblichen Überhang einzelner Bauteile.

In der Ausbaustufe mit Gegenspindel ist die Multus in 7 Achsen (X/Z/Y/B/W/CA/CB) interaktiv beziehungsweise im Dialog für Dreh- und Bohr-/Fräsoperationen mit automatischer Arbeitsplanerstellung programmierbar.

Ein echtes Novum ist das integrierte Collision Avoidance System. Konsequent eingesetzt, reduziert das Kollisionsvermeidungs-System CAS die Einrichtzeiten besonders bei komplexen Bearbeitungen drastisch. Ergänzend können Anwender die standardmäßige Werkzeugbruch- und Verschleißüberwachung für sämtliche Werkzeuge – feststehend und rotierend – und für alle angetriebenen Achsen individuell einsetzen. Diese eingebauten „Sicherungen“ erhöhen unterm Strich die Produktivität und die Verfügbarkeit der Maschine.

Die neuen OKUMA OSP-Steuerungen bieten eine sehr effiziente, absolut werkstatttaugliche Programmierumgebung. Die OSP unterstützt Windowsprogramme wie Excel-Tabellen und Internet-Zugang inklusive umfänglicher Ferndiagnosemöglichkeiten, den direkten Anschluss von USB-Geräten und vieles mehr…

Ein weiteres Highlight ist das sogenannte Thermo-Friendly-Concept (TFC). Es verleiht der Maschine eine hohe thermische Stabilität. Vor allem bei mehrschichtigem Betrieb und Schwankungen der Umgebungstemperatur ist ein berechenbares Wärmeverhalten Bedingung für stabile Prozesse und gleichbleibend hohe Qualität.

Mit TFC hat Okuma bei allen neuen Maschinenmodellen einen kontrollierten Wärmegang realisiert. Bett und Schlitten sind blockförmig ausgelegt. Die Längendehnung der Frässpindel wird durch entgegengesetztes Wachstum des Querschlittens kompensiert. Und die Spindel „driftet“ in gleicher Ebene wie das Werkzeug. Vorgespannte Kugelrollspindeln und elektronische Kompensation sonstiger thermischer Abweichungen ergänzen die konstruktiven Maßnahmen. Zum anderen ist die Leistungsaufnahme der Maschine auch bei hohen Drehmomenten sehr gering, was einer Erwärmung der Maschine entgegenwirkt.

OKUMA garantiert für die MULTUS B400 thermische Abweichungen unterhalb 10 µm, selbst dann, wenn sich die Umgebungstemperatur um bis zu 8° Celsius ändert.

Gerd Werner: „Wir fertigen auf unserer Multus mittlerweile in zwei Schichten sechs verschiedene Kurbelwellen für drei verschiedene Pumpentypen sowie einige andere Pumpenkomponenten. Die Bearbeitungsqualitäten und die Prozessstabilität sind sehr gut.“ Interessant dabei: Uraca bleibt beim Bearbeiten der Kurbelwellen aus 42 CrMo 4 ganz bewusst über den von Hommel errechneten Bearbeitungszeiten. Gerd Werner: „Wir könnten vielleicht noch ein paar Minuten Bearbeitungszeit herauskitzeln. Aber so wie es ist, laufen die Prozesse absolut stabil. Außerdem schonen wir so Werkzeuge und Maschine. Ich bin ziemlich sicher, dass unsere Multus bei pfleglicher Behandlung auch in 10 Jahren noch zuverlässig ihren Dienst verrichtet.“

Bearbeitungsbereiche der OKUMA Multus B400

Drehdurchmesser bis 710 mm
Drehlänge bis 2.000 mm
Werkstückgewichte bis 350 kg
Lünetten Spannbereich 50 – 200mm
Werkzeugplätze max. 80
Gegenspindel Spann-Ø bis 315 mm

Kontakt:

www.hommel-gruppe.de

Anmerkungen:
URACA
URACA konstruiert und fertigt Hochdruck-Plungerpumpen und -Pumpenaggregaten für Betriebsdrücke bis 3.000 bar und Antriebsleistungen bis 2.600 kW sowie komplette Reinigungsanlagen.

Das unabhängige, mittelständische Unternehmen wurde 1893 in Bad Urach gegründet und beschäftigt 312 Mitarbeiter, davon 27 Auszubildende. Der Umsatz in Höhe von 63 Mio. Euro wird zu 60% durch Exporte erzielt.

In Deutschland erfolgt der Vertrieb durch firmeneigene Verkaufsbüros, weltweit durch über 50 freie Vertretungen. Der URACA angegliedert sind eine Tochtergesellschaft in Paris sowie ein Repräsentationsbüro in Dubai.

Das Qualitätsmanagement wurde entsprechend der weltweit gültigen Qualitätsnorm DIN EN ISO 9001:2008 zertifiziert. Weitere Zertifikate nach VGB KTA 1401, GOST und AD-Merkblatt HP 0 liegen ebenfalls vor.