Bumotec 1000 Cneo - star-digital

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micromechanics

Bumotec 1000/Cneo - Mehr produzieren und weniger Energie verbrauchen

Das neue horizontale Transferzentrum Bumotec 1000/Cneo wurde auf der Grundlage von Rückmeldungen aus der Praxis entwickelt und optimiert jeden Schritt des Prozesses: kürzere Zyklen, geringerer Energieverbrauch und einfachere Handhabung. Mit ihren 32 Motorspindeln mit 25.000 U/min und der neuen Touchscreen- Schnittstelle ermöglicht diese Bumotec-Maschine Industriebetrieben, mehr zu produzieren und gleichzeitig die Energiekosten unter Kontrolle zu halten.

Die Entwickler haben bei dem neuen Transferzentrum Bumotec 1000/Cneo nicht mit einem leeren Blatt angefangen, sondern auf der Praxiserfahrung mit dem Vorgängermodell aufgebaut. »Wir wollten wissen, welche Faktoren für den Kunden auf seiner Bumotec s1000/C Einschränkungen darstellten und was ihm erlauben würde, das Produktionstempo zu erhöhen«, erklärt Sylvain Bapst, der bei Bumotec für Entwicklung und Konstruktion der Maschinen verantwortlich ist. »Zuerst haben wir ein Pflichtenheft erstellt und auf dieser Grundlage eine neue Maschine entwickelt.«

Erste Verbesserung: die Interaktion zwischen Mensch und Maschine. Die Wahl fiel auf eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) von Fanuc. In Kombination mit dem 24-Zoll-Touchscreen hat Bumotec so die Möglichkeit, mehr Informationen für den Bediener anzuzeigen.

Durch die Integration der Grafikanwendung WattPilote kann er seine Maschine weiter bedienen und zugleich den Verbrauch seiner Spindeln auf demselben Bildschirm überwachen. Er kann sogar virtuelle Schaltflächen hinzufügen, beispielsweise eine Schaltfläche für die Auswahl der Stationen oder Verknüpfungen als Shortcuts für die am häufigsten verwendeten M-Codes. »Wir haben unsere HMI gründlich überarbeitet, damit der Bediener seine Maschine ergonomisch und intuitiv steuern kann«, versichert Cédric Berger, Leiter der Softwareabteilung. Und er betont: »Unser Ziel war, dass unsere HMI die Einarbeitung neuer Kollegen an einer komplexen Maschine mit 32 Motorspindeln und neun Bearbeitungsstationen erleichtert.« Auch hier wurde genau zugehört, wo die Kunden der Schuh drückt: »In Anbetracht des Fachkräftemangels setzen Unternehmen oft Mitarbeiter ein, die nicht als Feinmechaniker in Zerspanungstechnik ausgebildet wurden und vorher andere Berufe ausgeübt haben. Aus diesem Grund ist es umso wichtiger, dass die HMI äusserst benutzerfreundlich gestaltet ist. Deshalb haben wir uns bei ihrer Entwicklung so ins Zeug gelegt.«

Bis zu 40 % kürzere Zykluszeiten

Die Maschine hat ihren eigenen OPC-UA-Server

Die Softwareabteilung von Bumotec hat auch an einem OPC-UA-Server gearbeitet, auf dem alle Informationen der Maschine zusammengeführt werden können. »Wir sind noch weiter gegangen, denn wir haben nicht den OPC-UAServer von Fanuc verwendet, sondern unseren eigenen Server entwickelt, um dem Benutzer mehr Flexibilität zu bieten, damit er selbst entscheiden kann, welche Informationen er auf Werksebene übermitteln möchte«, erläutert Cédric Berger.

Neue Motorspindeln

Als Nächstes ein Blick auf die Mechanik. Auch hier haben die Entwickler mit mehreren Verbesserungen ins Schwarze getroffen. Bis zu 40 % kürzere Zykluszeiten. Dazu ist anzumerken, dass Bumotec seine Motorspindeln mit 8.000 U/min gegen Modelle mit 25.000 U/min eingetauscht hat. »Die neuen Motorspindeln haben wir intern an einem Standort der Starrag Group entwickelt«, betont Sylvain Bapst. Hinzu kommt, dass diese neuen Motorspindeln mit Direktantrieb dank der mit 70 bar arbeitenden Hochdruckinnenkühlung des Werkzeugs weniger Wartung benötigen. Die Motorspindeln sind mit Beschleunigungssensoren zur Überwachung ihrer Schwingungsmuster ausgestattet. Dadurch kann der Benutzer der Bumotec 1000/Cneo den Zustand der Spindeln überprüfen, und ausserdem kann die Steuerung (NC) die Schnittbedingungen optimieren. Um die Zykluszeiten zu verkürzen, wurde ein Abgreifarm hinzugefügt, der über Schraubstöcke mit verkürztem Hub verfügt. Die Zeit für eine Abstechsequenz wird nun mit 7 Sekunden angegeben – eine Reduzierung von 30 % – und die Bearbeitungszeit beträgt 10 Sekunden – 51 % weniger im Vergleich zum Vorgängermodell Bumotec s1000/C. Die Erkennung eines Werkzeugbruchs ist jetzt auch über die Software der Maschine möglich. Dazu wurde anhand einer Bearbeitungssequenz eine sogenannte Lernkurve für die Stromaufnahme der Spindel erstellt. Wenn es zu einer Abweichung kommt, wird eine Warnung »Werkzeugbruch« ausgegeben.

Linearführungen in der X-, Y- und Z-Achse

Um die Genauigkeit der neuen horizontalen Transfermaschine von Bumotec zu verbessern, wurde die Steifigkeit der Bearbeitungsstationen in X-, Y- und ZRichtung gesteigert. Um dies zu erreichen, arbeitet der Hersteller aus Vuadens (Kanton Fribourg in der Schweiz) nicht mehr mit Schwalbenschwanzverbindungen, sondern setzt Linearführungen mit Schlitten ein, wie Sylvain Bapst betont, »mit dem Ziel, die gleiche Steifigkeit zu erhalten«. »Dazu haben wir Simulationen in der Werkstatt durchgeführt und durch Messungen bestätigt. Dadurch konnten wir feststellen, dass wir nicht nur die Steifigkeit erhöht, sondern gleichzeitig die Reibung verringert hatten, sodass wir schneller auf den Achsen fahren konnten. Man kann also sagen, dass wir es geschafft haben, die gleiche Präzision zu erreichen wie eine Maschine mit nur einer Stange.« Bumotec hat sich für ein halbautonomes Schneidöl-Filtersystem entschieden. Wie Sylvain Bapst erläutert, »ermöglicht es durch ein neues Konzept, bei dem die Filtration durch Filtertaschen ausserhalb erfolgt, dass die Maschine nicht mehr angehalten werden muss«. Zum Entladen der Fertigteile hat sich Bumotec für ein Blassystem entschlossen, mit dem das Teil, ohne Stösse abzubekommen, in einen Kunststoffbecher befördert wird. Der an einem Lineararm montierte Becher legt es anschliessend auf einem Band ab.

Reduzierung des Energiefussabdrucks

Ein weiteres Highlight der Bumotec 1000/Cneo ist die Überwachung des Energieverbrauchs. Dank der integrierten Sensoren kann die Bumotec 1000/Cneo auf ihrem 24-Zoll-Bildschirm relevante Werte zum Druckluft- und Stromverbrauch anzeigen. Aber auch zu den Wärmeverhältnissen. Cédric Berger erklärt: »Zur Kühlung des Schneidöls wird der Maschine kaltes Wasser zugeführt, das dadurch erwärmt wird und in das Eiswassernetz des Unternehmens zurückfliesst. Wir haben Sensoren am Zu- und Abfluss angebracht, um Informationen über den Wärmeverbrauch zu erhalten, also über die erforderliche Energie, um die Maschine auf Temperatur zu halten.« Auch das System WattPilote spielt eine Rolle bei der Qualität der produzierten Teile. »Dadurch, dass wir bestimmte Phänomene der Maschine besser verstanden haben, konnten wir nicht nur Produktionssteigerungen erzielen (siehe Kasten), sondern auch die Oberflächengüte des Werkstücks verbessern«, so Sébastien Campalto, Anwendungsingenieur bei Bumotec. Er führt weiter aus: »WattPilote ist ein kleines Oszilloskop, das den Stromverbrauch misst und eine Kurve erstellt, während das Werkzeug das Werkstück bearbeitet. Damit weiss der Bediener in Echtzeit, ob die Maschine richtig arbeitet oder nicht.«

Kosten in Wattstunde pro Werkstück um 30 % gesenkt

Die neue HMI bietet ausserdem verschiedene Betriebsarten nach ISO 14955: »AUS«, »STANDBY«, »BEREIT«, »HEIZEN« und »PRODUKTION«. »Der Bediener kann insbesondere einfacher von einer Betriebsart in eine andere wechseln. Wenn die Produktion beendet ist, kann er wählen, ob seine Maschine wieder in den Standby-Modus zurückkehrt, das heisst, dass praktisch alles ausgeschaltet wird. Oder die Maschine geht in den Heizmodus zurück, weil gleich eine neue Produktion folgen wird. Wenn dann nach einer Stunde im Heizmodus die Produktion immer noch nicht gestartet wurde, wechselt die Maschine zurück in Standby. Alles ist gut durchdacht und so konzipiert, dass der Kunde bei der Energierechnung für seine Maschine sparen kann«, sagt Cédric Berger.

Beim Energiebedarf für den Betrieb der Bumotec 1000/Cneo ist es Bumotec gelungen, erfolgreich an allen Stellschrauben zu drehen. Der Gesamtverbrauch wurde um 30 % gesenkt, der Druckluftverbrauch um 52 %, wobei bis zu 2 kWh Strom gespart werden. Die Maschine benötigt für ihren Betrieb jetzt nur noch 245 Liter Luft, bloss 6 Liter Hydrauliköl und 600 Liter Schneidöl. Je nach Werkstück und Produktionsbedingungen wurden die Kosten in Wattstunden pro Werkstück um 30 % gesenkt. Dies entspricht einer Produktionseffizienz von über 98,3 % und einer Reduzierung von 0,177 kWh auf 0,136 kWh. Sylvain Bapst erklärt, wie solche Ergebnisse erzielt werden konnten. »Die Maschine war perfekt auf die Bedürfnisse des Kunden zugeschnitten. Nehmen Sie zum Beispiel die Motorspindeln. Sie wurden speziell für die Produktion des Kunden dimensioniert, und da es 32 Spindeln sind, ergibt dies auch bei den Einsparungen einen Faktor von 32. Ausserdem haben wir jeweils Komponenten der neuesten Generation gewählt. Alle Achsen sind mit neuen, weniger energieintensiven Elektromotoren ausgestattet, und auch die Hochdruckkühlung ist günstiger im Verbrauch. Bei der Druckluftanlage haben wir den Eingangsdruck reduziert. Es ist ein Mosaik aus vielen kleinen Teilen, die es uns ermöglicht haben, solche Werte zu erreichen. « Bei diesem Projekt hat Bumotec mit dem Unternehmen SIGMATools zusammengearbeitet. Es hat eine Mehrkanal- Messtechnologie entwickelt, mit der detaillierte Analysen aller Komponenten und Betriebszustände einer Maschine durchgeführt und anschliessend Berichte für Optimierungsmassnahmen erstellt werden können.

Schliesslich, und das ist nicht zu unterschätzen, wurde die Stellfläche der Bumotec 1000/Cneo um 29 % verkleinert. Dazu wurden die verschiedenen Funktionen und Peripherieeinrichtungen so entwickelt, dass sie möglichst wenig Platz benötigen. Mit einer Länge von 6.445 mm, einer Breite von 4.950 mm und einer Höhe von 3.251 mm kommt das neue Bumotec-Transferzentrum in der Werkstatt mit einer Fläche von weniger als 32 m² aus.

Uhrenarmbänder: Bumotec halbiert die Zeiten

Die neue Bumotec 1000/Cneo ist nun seit einigen Monaten in einem Unternehmen im Betrieb, das Elemente für Uhrenarmbänder herstellt. Nach den ersten Rückmeldungen wurden die Erwartungen des Herstellers sogar noch übertroffen. »Die Produktivitätssteigerung liegt zwischen 40 und 50 % im Vergleich zu einem gleichen, auf der Bumotec s1000/C bearbeiteten Werkstück. Von einer Minute konnte sich der Kunde auf 30 Sekunden steigern«, bestätigt Sébastien Campalto, Anwendungstechniker bei Bumotec. Er betont, dass der Kunde auch ein »besseres Endergebnis« seiner Werkstücke festgestellt hat, das ausserdem »in kürzerer Zeit erreicht wird«, mit einer um 30 % verbesserten Oberflächengüte. »Das ist einfach enorm«, meint Sébastien Campalto. »Die gleichzeitige Steigerung von Produktivität und Oberflächengüte ist unglaublich. « Diese Maschine, die er in dieser Hinsicht als »schönen Erfolg« bezeichnet, könnte für den Kunden die Türen zu neuen Märkten öffnen: Sébastien Campalto denkt dabei an die Medizintechnik und den allgemeinen Maschinenbau.

Sabine Kerstan

Starrag Content Manager

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