Flexible Automatisierung in der Hochleistungszerspanung
Warum besonders kompakte Lösungen trumpfen können
Platzsparend, flexibel und hohe Kapazität: Kostwein mit Sitz in Österreich ist eines der ersten Unternehmen, das sich für einen FPT (Flexible Pallet Tower) von Fastems im Zusammenhang mit der Hochleistungszerspanung von Aluminium entschieden hat. Dafür gibt es gleich mehrere triftige Gründe. Ein Erfahrungsbericht.
Der Name Kostwein ist bekannt, denn das Unternehmen mit Firmenzentrale in Klagenfurt (Kärnten) gehört zu den größten Auftragsfertigern in Europa. „Wir sind im Build-to-Print-Business tätig und produzieren komplette kundenspezifische Maschinen und Anlagen. Mit uns können sich die Kunden auf die Entwicklung ihrer Produktinnovationen konzentrieren, während wir für die Umsetzung über die gesamte Wertschöpfungskette hinweg sorgen. Unsere großen Stärken sind die Diversifizierung und ein entsprechend weitreichendes Know-how, wobei wir hier vor allem von unserem breitgefächerten Kundennetzwerk profitieren“, erklärt Geschäftsführer Stefan Kostwein.
Eindrucksvolle Zahlen und mehr
Das Unternehmen beschäftigt weltweit rund 1.400 Mitarbeiter und fertigt an insgesamt 10 Standorten in Österreich, Kroatien, Italien, Indien und den USA eine Vielzahl unterschiedlicher Maschinen u.a. für die Verpackungsindustrie, Werkzeugmaschinen und die Wellpappenindustrie, um nur wenige Beispiele zu nennen. Darüber hinaus richtet Kostwein sein Augenmerk auf weitere Wachstumsmärkte wie z. B. die Halbleiterindustrie, die Pharmabranche, die Produktion von Batteriezellen und die Logistikbranche, um ebenfalls nur einen kleinen Ausschnitt zu geben.
Konsequenter Ausbau der Automatisierung
Trotz der zahlreichen Krisen in den letzten Jahren investiert Kostwein weiterhin konsequent in die automatisierte Produktion, um dem Fachkräftemangel entgegenzuwirken und für die Kunden neue Fertigungskapazitäten zu schaffen.
So installierte das Unternehmen 2021, also mitten in der Coronakrise, ein flexibles Fertigungssystem (FFS) von Fastems zur Verkettung von drei Werkzeugmaschinen von DMG Mori. Eine Besonderheit dieser Automatisierung ist sicherlich der zentrale Werkzeugspeicher (CTS: Central Tool Storage) von Fastems mit zirka 1.000 Werkzeugplätzen, mit denen die Bearbeitungszentren (BAZ) über Portalroboter mit Tools versorgt werden.
Geschäftsführer Stefan Kostwein (rechts) und Thomas Baumann, Leiter Instandhaltungsma-nagement, an ihrem FPT-1000 während der EMO 2023. (Bild: Kostwein)
FPT schafft Aufmerksamkeit
Doch es darf auch einige Nummern kleiner sein, denn Kostwein gehörte zu den ersten Unternehmen in der D-A-CH-Region, die es nicht nur beim Interesse für einen „Flexible Pallet Tower“ bewenden ließen. Für die Besucher der EMO 2023 in Hannover unübersehbar, denn dort stellte Fastems auf seinem Stand erstmals einen FPT-1000 vor. Leider schon verkauft an Kostwein, wie auf einem am Exponat befestigten Schild zu lesen war.
Bereits im Juni 2023 hatte das Unternehmen die Automatisierungslösung bestellt, die im Anschluss an die Messe die Reise nach Kärnten antrat. Im Januar 2024 wurde der FPT dann gemeinsam mit einem Fünf-Achs-Bearbeitungszentrum vom Typ Grob G552 bei Kostwein in Klagenfurt installiert.
Platzsparer für
die 5-Achs-Simultanbearbeitung
Hierzu Thomas Baumann, Leiter Instandhaltungsmanagement von Kostwein: „Wir haben uns für diese Maschine entschieden, weil wir sie speziell zur Hochleistungszerspanung von Aluminium für Formenwerkzeuge benötigen, die wir u.a. in einer 5-Achs-Simultanbearbeitung fertigen. Da wir mit dem BAZ aufgrund von höheren Drehzahlen und daher höheren Bearbeitungsgeschwindigkeiten eine andere Fertigungsstrategie verfolgen, ist diese Maschine gewissermaßen von der restlichen automatisierten Produktion entkoppelt. Außerdem stand für uns von Anfang an fest, die Maschine so zu automatisieren, dass wir angesichts der zu fertigenden kleinen Losgrößen pro Auftrag ein Höchstmaß an Flexibilität und Produktivität erreichen.“ Ein entscheidendes Argument für den FPT-1000 war aus Sicht von Stefan Kostwein in diesem Zusammenhang die große Speicherkapazität bei vergleichsweise geringem Platzbedarf des Palettenturms.
Die für Nutzlasten von 500 kg bzw. 1000 kg pro Palette erhältlichen FPT von Fastems sind für eine unbemannte Fertigung mit 3-, 4- und 5-Achs-Fräs-/Drehzentren einschließlich verti-kaler 5-Achsmaschinen ausgelegt und ermöglichen eine Produktion mit optimaler Spindelaus-lastung auch bei hohem Teilemix. (Bild: Fastems Oy AB)
Die Automatisierung kann 12 bis 24 Paletten in unterschiedlichen Höhen aufnehmen. (Bild: Kostwein)
Optimale Spindellaufzeiten
auf kleinem Raum
Die FPT von Fastems sind für eine unbemannte Fertigung mit 3-, 4- und 5-Achs-Fräs-/Drehzentren einschließlich vertikaler 5-Achsmaschinen ausgelegt und ermöglichen eine Produktion mit optimaler Spindelauslastung auch bei hohem Teilemix.
Erhältlich ist der FPT für Nutzlasten bis maximal 500 kg pro Palette in den Maßen 300 x 300 mm bis 500 x 500 mm (FPT-500) und 1000 kg im Format 500 x 500 mm bis 630 x 630 mm (FPT-1000).
Auf einer äußerst platzsparenden Fläche von nur 19 m2 kann der FPT-1000 insgesamt 12 bis 24 Paletten in unterschiedlichen Höhen aufnehmen.
Die große Kunst der Auslastung
Einfache Integration in die Fertigungsumgebung:
Die ergonomische Be- und Entladestation des FPT. (Bild: Kostwein)
Im System von Kostwein befinden sich insgesamt 18 Paletten (630 x 630 mm) auf drei Ebenen mit zwei unterschiedlichen Höhen, was vor allem den Kinematiken der Maschine geschuldet ist: 900 mm für die Fünf-Achs-Bearbeitung und 1200 mm für die Vier-Achsbearbeitung von Werkstücken, wobei die Maschine mittels Nullpunkt-Spannsystem direkt aus dem Palettenspeicher beladen wird.
Je nach Auftrag, Bauteilgröße und Komplexität der Bearbeitung kann die Anzahl der Werkstücke pro Palette zwischen Stückzahl 1 und 8 variieren. „Durch unsere verschiedenen Aufspannungslösungen sind wir hier allerdings sehr flexibel“, meint Stefan Kostwein.
Platzsparer im Shop-Floor: Der FPT-1000 benötigt gerade 19 Quadratmeter Stellfläche in einer Fertigung. (Bild: Kostwein)
Aufgrund der hohen Kapazität des FPT, des großen Magazins der Grob G552 mit rund 430 Werkzeugen und nicht zuletzt der Möglichkeit, die Paletten hauptzeitparallel zu rüsten bzw. für die Mehrseitenbearbeitung umzuspannen oder Fertigteile auszuschleusen, werden nach Aussagen von Thomas Baumann Schichten mit längeren mannarmen Zeiten erreicht.
„Zudem haben wir stets das Bestreben, das System mit für das Simultanfräsen vorgesehenen Langläufern in einer dritten unbemannten Schicht weiterlaufen zu lassen. Ohnehin achten wir natürlich immer darauf, so viele Teile wie möglich auf eine Palette zu bekommen, damit die Maschine auch während der Tagschichten möglichst ausgelastet ist. Das ist keine leichte Aufgabe, da wir immerhin pro Woche in der gesamten Fertigung eine Neuteilequote zwischen 20-30 Prozent haben“, so Stefan Kostwein.
Ein mit Recht verdientes Prädikat
Ein weiteres nicht zu unterschätzendes Kriterium für die Automatisierung mit dem FPT ist nach Meinung von Thomas Baumann die Manufacturing Management Software (MMS) von Fastems. Obwohl Baumann schon allein aus vielfältigen eigenen Erfahrungen mit dem Begriff „Leitrechner“ eher vorsichtig ist, verdient die MMS aus seiner Sicht dieses Prädikat mit Recht. Und das aus mehreren Gründen.
Anders als konventionelle Automatisierungssoftware, die von einem Mitarbeiter bedient wird und daher eher passiv reagiert, leitet die MMS den Bediener aktiv durch die Fertigung. So ist die MMS u.a. in der Lage, die Produktion bis zu 96 Stunden im Voraus zu planen, und übernimmt hierbei auch deren Ausführung und Überwachung, inklusive der NC-Programm- und Werkzeugverwaltung. Da die MMS vor jedem neuen Produktionsauftrag einen sogenannten Ressourcen-Check durchführt, weiß sie bspw. genau, welche Rohteile, NC-Programme und Paletten hierfür notwendig sind und überwacht vor diesem Hintergrund überdies die Werkzeugstandzeiten. Der Bediener wird somit von der MMS stets rechtzeitig über fehlende Ressourcen informiert.
Durchweg transparente Produktionsplanung
„Vor allem die einfache Bedienung der MMS hat mich überzeugt. Für die Schulung haben wir lediglich zwei Tage benötigt. Trotz aller durchdachten Komplexität und Leistungsfähigkeit ist die Software sehr logisch und transparent aufgebaut, wodurch sich so manche potenziellen Fehler vermeiden lassen. Es sind insbesondere die Feinheiten der MMS, die uns hinsichtlich einer hohen Fertigungsflexibilität und hoher Teilevarianz bei gleichzeitig geringen Stückzahlen pro Auftrag die Planung der Produktion maßgeblich erleichtern. Vergleichbares habe zumindest ich noch nicht gesehen“, sagt Thomas Baumann.
Erwartungen vollumfänglich erfüllt
Einen zusätzlichen Vorteil der MMS sieht Stefan Kostwein in ihrer hohen Kompatibilität mit verschiedensten, laut Fastems weit über 90 Werkzeugmaschinenmarken. „Was die Automatisierungssoftware anbetrifft, werden wir hierdurch unabhängig von verschiedenen Lösungen, mit denen sich unsere Mitarbeiter erst vertraut machen müssten, um sie zu beherrschen.
Alles in allem haben wir die richtigen Entscheidungen getroffen, da die Automatisierung von Fastems unsere Erwartungen auf ganzer Linie erfüllt.
Und das Schild von der EMO „Verkauft an Kostwein“ ist nach wie vor am FPT“, verrät Stefan Kostwein abschließend.