Mit einem digitalen Zwilling und optimaler Wendeschneidplatten konnte Schmauser Müller Metalltechnik die Prozesssicherheit und Effizienz beim Feinbohren erheblich erhöhen. Big Kaiser half mit relevanten Werkzeugdaten und verbesserte gleich auch die Auswahl an Wendeschneidplatten nach dem Motto «Aufs Maximum reduzieren».

Schmauser Müller Metalltechnik, ein CNC-Fertigungsbetrieb im bayrischen Pollenfeld-Preith nahe Ingolstadt, fertigt Einzelteile oder Kleinserien – präzise und flexibel in allen Materialien. Und der Zerspaner will auch für die Zukunft gut aufgestellt sein – und die digitale Technik hilft da weiter.

Der Digitaler Zwilling und dessen Basis

«Unser erstes Projekt war der sogenannte Digital Twin, der digitale Zwilling», erklärt Fertigungsleiter Rainer Maurer. «Durch ihn bekommt der Anwender schon vor Prozessbeginn Gewissheit über den Erfolg. Gerade bei Einzelteilen ist dies sinnvoll, da dort noch keine Erfahrungswerte vorliegen.»

Die Basis für den Digitalen Zwilling bildet bei SM Metalltechnik die CAM-Software HSM Works von Autodesk. Von allen beteiligten Komponenten wird ein digitaler Zwilling erstellt. Zum einen von der 5-Achs-Simultanfräsmaschine C42 von Hermle mit der Automation HS-Flex, zum anderen von den Spannmitteln von SMW Autoblok. Zudem werden die Werkzeuge digital nachgebildet – gerade die Feinbohrköpfe mit einstellbaren Auskraglängen und Durchmessern. Aber auch Details, wie das Blum-Lasermesssystem, sind wichtig: Schliesslich ist eine Kollision mit dem Werkzeugmesssystem immer noch eine Kollision.

Digitaler Zwilling braucht exakte Werkzeugdaten

Sind alle Komponenten abgebildet, kann man bereits am Computer den optimalen Programmablauf simulieren. Insbesondere bei komplexen 5-Achs-Simultanbearbeitungen ist dies sinnvoll, da man hier oft nicht mehr alle Details der Relativbewegungen im Blick hat. Ein Fehler in diesem Bereich – beispielsweise eine Kollision – wäre für den ganzen Geschäftsablauf fatal.

Jede Verlängerungskombination einen anderen digitalen Zwilling

«Ein professioneller Prozess muss zuverlässig ablaufen, schon beim ersten Mal. Ein Kollege hat mich damals darauf gebracht, den Digitalen Zwilling bei uns einzuführen. Jetzt lassen wir nach der Programmerstellung die Teile durch die Automation laufen und sind zuversichtlich, was die Ergebnisse angeht. Das ist die ideale Ergänzung zu unserem modernen Maschinenpark», so Maurer. «Und das Beste: Alles, was wir brauchen, hatten wir schon im Haus. Die Hermle-Maschine bietet es bereits an. Bisher ist es an Kleinigkeiten gescheitert, die jedoch eine wichtige Rolle spielen – uns fehlten beispielsweise die Werkzeugdaten. Sind sie in ihrer Komplexität ungenau, ist auch das Ergebnis nicht vorhersagbar. Schliesslich hat jede Verlängerungskombination einen anderen digitalen Zwilling. Big Kaiser hat uns die benötigten Daten in allen relevanten Längen und Durchmesserkombinationen bereitgestellt.»

Reduktion der Auswahl der Wendeplatten

Nicht nur die Digitalisierung trug bei SM Metalltechnik zu einem noch grösseren Erfolg beim Feinbohrprozess bei. Alexander Hartl, Anwendungstechniker bei Big Kaiser, hat auch physisch einen entscheidenden Schritt zur Verbesserung beigetragen: mit der richtigen Wendeschneidplatte. Ein oft übergangenes Detail, das alles einfacher und effizienter macht.

Feinbohrarbeiten nur ungern übernommen

«Dadurch, dass wir früher viele verschiedene Schneidstoffe genutzt haben, war unklar, welche sich bei einem speziellen Projekt am besten eignet», erinnert sich Rainer Maurer. «Als Folge sind Wendeplatten gebrochen und die Ergebnisse waren nicht zufriedenstellend. Mit Effizienz hatte dies nichts zu tun. Die Mitarbeiter haben Feinbohrarbeiten deshalb nur ungern übernommen. Nun ist alles anders. Wir haben insgesamt 11 Platten im Haus, mehr nicht. Jede dieser Wendeplatten hat ihren klar definierten Zweck.»

11 Wendeschneidplatten decken alles ab

Auch Alexander Hartl von Big Kaiser ist von der neuen Vorgehensweise überzeugt: «Ich habe die Anforderungen von SM Metalltechnik mit Rainer Maurer durchgesprochen und analysiert. Schlussendlich konnte ich 11 Wendeschneidplatten identifizieren, mit denen wir alle Material- und Durchmesserkombinationen abdecken können.»

Rainer Maurer fügt hinzu: «Die Einstellung der Mitarbeiter zum Feinbohren hat sich dadurch deutlich gebessert; sie haben inzwischen Vertrauen in den Prozess. Nun messen sie vor der Endkontrolle nicht einmal mehr nach. Unsere hochmoderne, automatisierte Bearbeitung kann durchlaufen, die Masshaltigkeit ist konstant und die Oberflächen perfekt. Kurzum: Durch den verbesserten Prozess schöpfen wir das volle Potenzial unserer Maschinen aus.»

Viel Potenzial verschenkt mit unqualifizierten Schnittwerten

«Die Praxis hat gezeigt, dass sich die meisten Betriebe auf Schnittdaten verlassen, die irgendwann mal jemand getestet hat», berichtet Rainer Maurer. «Meist fragt der Lehrling seinen Meister, was er eingeben soll, und der hat etwas im Kopf, das schon mal funktioniert hat. Diese Werte geistern dann über Jahre durch das Unternehmen. Bei diesem Vorgehen wird nicht nur viel Potenzial verschenkt, es hat auch negative Auswirkungen auf die Bearbeitungsgeschwindigkeit, die Qualität der Ergebnisse und die Standzeit. Damit ist bei uns jetzt Schluss.»

In Feinarbeit die optimalen Schnittwerte ermittelt

Dieser Fortschritt wurde durch die Arbeit in der Forschungs- und Entwicklungsabteilung von Big Kaiser möglich gemacht. Dort hat man in sorgfältiger praktischer Feinarbeit die optimalen Schnittwerte ermittelt, um dem Kunden die Arbeit abzunehmen. Eine zentrale Rolle spielt dabei die Standzeit der Wendeplatten. Denn wer hier mit fehlerhaften Werten arbeitet, verschenkt Potential oder riskiert, mit verschlissenen Schneideplatten fehlerhafte Passungen zu produzieren, die nachjustiert werden müssen oder im ungünstigsten Fall zu Ausschuss führen.

Daten per App bereitstellen

Durch die vielen Einflussgrössen sind diese Praxis-Tests bei Big Kaiser sehr umfangreich. Jeder Durchmesser, jedes Material und jede Auskraglänge haben einen Einfluss auf das Ergebnis. Dasselbe gilt für die verschiedenen Spindeltypen. Die Ergebnisse dieser Tests stellt Big Kaiser dem Anwender komfortabel per App zur Verfügung, so dass der sich voll und ganz auf sein Kerngeschäft konzentrieren kann.

Arbeitsablauf mit der App von Big Kaiser

Rainer Maurer berichtet: «Bei uns läuft der Feinbohrprozess im Zusammenspiel mit der CAM-Programmierung inzwischen folgendermassen ab: In der App geben wir die gewünschten Parameter ein, zum Beispiel Bohrungsdurchmesser, Material und Auskraglänge. Die App gibt uns an, welches unserer Big Kaiser Werkzeuge mit welcher Wendeschneidplatte ausgestattet werden soll, welche Verlängerungen eventuell benötigt werden und welche Schnittdaten einzustellen sind. Dann wählen wir den entsprechenden digitalen Werkzeugzwilling am CAM-Arbeitsplatz aus und programmieren die Schnittwerte – fertig. Dabei wird immer der optimale Schnittwert ausgewählt. Der Bediener muss nicht mehr mit verschiedenen Werten experimentieren, sondern kann sich auf die Ergebnisse aus der App von Big Kaiser verlassen, was den Prozess enorm vereinfacht.»

Wendeschneidplatten nach vordefinierter Einsatzzeit auswechseln

Maurer fährt fort: «Wie stark sich die Standzeit genau verbessert hat, wissen wir nicht. Unsere Prozesse waren vorher einfach nicht konstant genug, um darüber Aussagen zu machen. Mittlerweile ist die Standzeit konstant und wir vermuten dreimal so hoch. Viel wichtiger ist jedoch: Wir tauschen Wendeschneidplatten nach einer vorher definierten Einsatzzeit aus, anstatt abzuwarten, bis es nicht mehr passt und erst zu wechseln, wenn etwas schiefgelaufen ist.

Wendeschneidplatten von Big Kaiser – wie funktioniert das Konzept?

Big Kaiser investiert jährlich hunderte von Stunden in die Entwicklung und Tests von neuen Wendeplatten mit dem Fokus auf den Bereich Feinbohren. Durch die Inhouse-Optimierung eigener Feinbohrköpfe werden noch bessere Ergebnisse erzielt. Big Kaiser hat wichtige Details bereits patentiert: beispielsweise die optimierte Spanleitstufe, die den Spanabtrag und damit die Oberflächenqualität der fertigen Bohrung optimiert – ein besonderes Qualitätsmerkmal beim Feinbohren mit Big Kaiser.

Feinbohren ist Alleinstellungsmerkmal von Big Kaiser

Der Feinbohrfokus ist ein Alleinstellungsmerkmal von Big Kaiser. Bei anderen Herstellern wird für einen bestimmten Einsatzzweck eine spezielle Platte angefertigt. Diese funktioniert für genau diesen Zweck gut, die Performance verschlechtert sich aber deutlich, sobald sich die Rahmenbedingungen geringfügig ändern. Für Firmen wie SM Metalltechnik wäre dies ungünstig, da dort Kleinserien oder Einzelteile gefertigt werden. Dadurch ergibt sich eine Vielzahl von Bohrungen und Materialien.

Hundert verschiedene Wendeschneidplatten gehören der Vergangenheit an

Entsprechend bräuchte das Unternehmen mehr als hundert verschiedene Wendeschneidplatten, um bestmöglich zu fertigen. Dieses Vorgehen ist nicht praxistauglich und würde den Anwender überfordern, weil er die Wendeschneidplatten nicht nur vorrätig haben, sondern sie auch im richtigen Moment mit den richtigen Schnittdaten einsetzen müsste.

Zwar funktionieren andere Wendeschneidplatten oft auch, allerdings deutlich schlechter. Das führt zu einer Ungewissheit und schliesslich zu Chaos.

Das Konzept von Big Kaiser will dieses Szenario vermeiden. Statt einer zu grossen Spezialisierung, die das Ergebnis nur minimal verbessert, wurde ein Allrounder geschaffen, der in der Praxis ausgezeichnete Ergebnisse liefert. So ist prozesssicheres, effizientes und präzises Arbeiten möglich.