Wir spielen jeden Tag Champions League

< Zurück zu Magazin Nr. 01-2022

transportation

»Wir spielen jeden Tag Champions League«

Die Porsche Werkzeugbau GmbH Schwarzenberg hat in den vergangenen Jahren ihre mechanische Bearbeitung auf höchstes technisches Niveau gehoben. Einen wesentlichen Anteil daran haben zwei grosse Starrag-HSC-Bearbeitungszentren Droop+Rein FOGS. Mit ihnen lassen sich die Presswerkzeuge für Aussenhaut-Karosserieteile hochpräzise schlichten und Oberflächen in Schleifqualität erzeugen.

Zu einem Premium-Automobilhersteller gehört ein Premium-Werkzeugbau. Damit die Porsche Werkzeugbau GmbH Schwarzenberg alle Voraussetzungen dafür erfüllt, wurden in den letzten fünf Jahren 40 Millionen Euro investiert, mit denen der Werkzeugbau nach dem Übergang von KUKA auf allerhöchstem Niveau weiterentwickelt werden sollte. Damit errichteten die Schwarzenberger unter anderem zwei neue Produktionshallen, schafften eine neue 25.000-kN-Servopresse für die seriennahe Einarbeitung der Werkzeuge an und investierten ausserdem in das Retrofit und in neue zerspanende Werkzeugmaschinen – darunter zwei Starrag-HSC-Zentren vom Typ Droop+Rein FOGS 35 68 N40C. Damit einhergingen der Komplettumbau der mechanischen Fertigung und eine Neuordnung der Fertigungsprozesse.

Sämtliche Massnahmen stehen auf einem soliden Fundament. Denn das gesamte Werkzeugbau-Team analysierte zuvor die komplette Prozesskette – von der Entwicklung und Konstruktion über Beschaffung, Fertigung und Einarbeitung der Werkzeuge bis zur Übergabe an das Betreiberpresswerk – inklusive eines Fitnesstests für den Maschinenpark. Ein massgebliches Detailergebnis war die Erkenntnis, dass im Bereich der mechanischen Bearbeitung Verbesserungspotenziale beim Schlichten der Werkzeuge bezüglich der Genauigkeit, Geschwindigkeit und Oberflächenqualität bestehen.

Aus dem Leichtbau resultieren gesteigerte Anforderungen

Marco Franz, Leiter der mechanischen Fertigung, nennt dafür wichtige Gründe: »Wir erleben seit einigen Jahren einen Wandel hin zum Leichtbau und haben als Porsche-Kompetenzzentrum für Umformtechnik im Aussenhautbereich den Auftrag bekommen, die für die Umstellung auf eine Aluminiumkarosserie erforderliche Werkzeugtechnologie zu erarbeiten. Nun reagieren Aluminiumbleche aber viel sensibler in der Umformung als Stahl, was uns im Werkzeugbau vor grosse Herausforderungen stellt. Unsere Bestandsmaschinen waren den Anforderungen nur noch teilweise gewachsen.«

»Starrag konnte tatsächlich mehr als 90 % unserer Wunschliste umsetzen.«

Zwei neue Hochgeschwindigkeits-Bearbeitungszentren zum Schlichten der Pressformen sollten diesen neuen Anforderungen hinsichtlich Oberflächengüte, Genauigkeit und Geschwindigkeit Genüge tragen. Sie sollten laut Marco Franz ausserdem dazu beitragen, leistungsfähiger und wirtschaftlicher zu werden sowie einen riesigen Sprung in der Qualität zu machen. Das Pflichtenheft enthielt grundlegende Voraussetzungen wie Prozessstabilität, Verfügbarkeit und Wartungsfreundlichkeit, ebenso nicht kompromissfähige Eigenschaften wie beispielsweise die Temperaturstabilität. Zusätzlich wurden in die Zukunft gerichtete Spezifikationen für die Leistungsdaten der Spindeln definiert. Lutz Kramer erklärt: »Solche Maschinen kauft man für die nächsten 10 bis 20 Jahre. In dieser Zeit werden mehrere Generationen neuer Fräswerkzeuge entwickelt, die effizienter sind und höhere Geschwindigkeiten erlauben. All das mussten wir schon bei der Ausschreibung berücksichtigen.«

Marco Franz, Head of Mechanical Production

Mit ihrem Pflichtenheft legten die Porsche-Werkzeugbau-Verantwortlichen die Messlatte hoch – und mussten feststellen, dass nicht viele Hersteller die Wünsche bedienen konnten. »Bei den technischen Gesprächen, die wir mit mehreren Anbietern geführt haben, merkten wir schnell, bei wem Substanz und der Wille vorhanden sind, sich den Herausforderungen zu stellen. Manche Maschinenanbieter zogen sich früh zurück, andere konnten später keine akzeptablen Lösungen anbieten«, berichtet Werkzeugbauleiter Kramer.

Premium-Werkzeugmaschinen von Starrag

Letztendlich entschieden sich die Verantwortlichen für zwei Starrag-Hochgeschwindigkeits-BAZ Droop+Rein FOGS 35 68 N40C. Diese für das Schlichten ausgelegten Fünf-Achs-Werkzeugmaschinen mit obenliegendem Gantry bieten Verfahrwege von 6.800 × 3.500 × 1.500 mm in X-, Y- und Z-Achse. Zu den Ausstattungsdetails gehört zum einen das Werkzeugmagazin mit insgesamt 100 Plätzen, die mit Aufnahmen der Typen HSK32, HSK63 sowie SK50 bestückt werden können. Zum anderen der exzentrische Gabelkopf mit einer 40-kW-Frässpindel und hohem Drehmoment von 700 Nm sowie drei verschiedenen Motorfrässpindeln mit Drehzahlen bis 18.000, 40.000 und 65.000 min-1. Ergänzend dazu orderte Marco Franz für eine der beiden Maschinen einen Sonderwinkelkopf mit 6.000 min-1, der für schwer zugängliche Bearbeitungsbereiche eingesetzt werden kann. »Mit diesem Spindelspektrum sind die Anforderungen der kommenden Jahre abgedeckt«, ist sich Lutz Kramer sicher.

Mehr als eine Maschine – Engineering precisely what you value

Für die Starrag-Maschinen sprachen neben den technischen Daten noch andere Gründe, wie Werkzeugbauleiter Kramer erklärt: »Wir wollten nicht nur eine Maschine kaufen, wir wollten eine Lösung für unseren Werkzeuganfertigungsprozess. Das ist ein ganz zentraler Ansatz, für den uns Starrag als der geeignete Partner erschien. Bei den Droop+Rein-Spezialisten hatten wir von Anfang an den Eindruck, die hören uns zu, die wollen uns und unser Prozessdenken verstehen und uns mit ihrer Expertise weiterhelfen.«

Nach der Maschineninstallation begann das gemeinsame Feintuning des Workflows, bei dem die Eigenschaften von CAM, Steuerung und Maschine berücksichtigt wurden. Denn um beste Oberflächenqualität zu erreichen, ist eine hohe Genauigkeit auf der Bahn auch bei höchsten Vorschubgeschwindigkeiten erforderlich. Dafür war es wichtig, die Schnittstellen zwischen CAM und NC zu beleuchten sowie deren Funktionalitäten mit Experten des Steuerungsherstellers optimal auf die Prozessanforderungen abzustimmen.

Diese interdisziplinäre Herangehensweise und die Kombination aus ausgeklügelter Antriebsoptimierung in Verbindung mit der bewährten Maschinentechnik der FOGS-Baureihe war äusserst erfolgreich: Es wurde nicht nur eine Class-A-Oberfläche erzielt, sondern auch eine sehr hohe Genauigkeit erreicht – bei höchsten Bahngeschwindigkeiten von bis zu 16 m/min auf der Freiformfläche. Die Prozesse laufen seitdem stabil. Lutz Kramer ist begeistert: »Stabile Prozesse zu erreichen, war insbesondere bei den Umformwerkzeugen für Aluminiumteile langwierig, weil es hier sehr viele Einflussfaktoren gibt. Doch Starrag stand uns so lange zur Seite, bis das gewährleistet war.« Marco Franz ergänzt: »Ich hätte es anfangs nicht geglaubt. Aber Starrag konnte tatsächlich mehr als 90 % unserer Wunschliste umsetzen. Es war also definitiv eine gute Entscheidung, in die neuen Droop+Rein FOGS-Maschinen zu investieren. Wir sind schneller und präziser geworden und erreichen – bauteil- und geometrieabhängig – hervorragende Oberflächengenauigkeiten.«

»Mit den Droop+Rein FOGS-Maschinen haben wir den gewünschten Qualitätssprung geschafft und konnten die Bankarbeit um rund 20 % reduzieren.«

Der Werkzeugbauleiter bestätigt: »Wir sind stolz darauf, was wir mit Starrag gemeinsam erreicht haben. Mit den Droop+Rein FOGS-Maschinen haben wir den gewünschten Qualitätssprung geschafft und konnten damit unter anderem im Nachfolgeprozess die manuelle Bankarbeit der Werkzeugmacher um rund 20 % reduzieren. Das sind Stärken, die uns zu einem Spitzenteam in der Champions League der Grosswerkzeugbauten machen.«