Maschinen / Profilbearbeitung

Automatisierte Profilbearbeitung

Text und Bilder: Felix Hauser

Die Lösungsansätze der industriellen CNC-Fertigungen können nicht einfach kopiert werden, denn sowohl die Branchen wie auch die Materialdimensionen unterscheiden sich zu stark. Oft fehlen die Grossserien. Eher ist die Losgrösse 1 der Standard. Winkel, Längen, Bearbeitungen und die Profilserien ändern sich konstant.

Heutige Anforderungen

Der reduzierte Personaleinsatz ist im Hochlohnland Schweiz ein wichtiges Argument für die Automatisierung, aber weitaus nicht das einzige. Die oft engen Platzverhältnisse verlangen eine möglichst reduzierte Zwischenlagerung von Halbfabrikaten. Jede zusätzliche Manipulation ist zudem mit Fehlerrisiken verbunden.
Der Wunsch nach einer möglichst langen mannlosen Nachtschicht und die Reduktion der Durchlaufzeit (Auftragseingang bis Fertigstellung der Teile) sind weitere Anforderungen an Profilbearbeitungszentren, die in den letzten Jahren deutlich zugenommen haben.
In der klassischen CNC-Fertigung werden Neu- und Bestandsmaschinen mittels Roboter oder Cobot-Fertigungszellen automatisiert. Kleine Teile und Arbeitsbereiche lassen dies oft ohne Softwareschnittstelle und grössere Eingriffe zu.
In der Profilbearbeitung müssen Ausgangsmaterialien von über 6 m Länge sowie stark variierende Endprodukte abgedeckt werden. Speziell bei der Bestückung von grossen Portalmaschinen bedeutet dies sehr grosse und aufwendige Automatisationslösungen.

Trennen und Separieren als erster Automatisationsschritt

Seit Jahren ist der Automatisationsschritt mit Trennen und Separieren auf 5-Achs-Maschinen weit verbreitet. Eine Stange wird aufgelegt und die fertigen Teile später entnommen. Die Maschine arbeitet somit länger bedienerlos. Im Hause Emmegi Tekna gehört diese Funktion zum Standard und ist auf allen 5-Achs-Bearbeitungszentren verfügbar. Die Maschinenkosten für das Zuschneiden sind auf einer 5-Achs-Maschine selbstredend höher als auf einer Doppelgehrungssäge, können aber durch das Wegfallen von Arbeitsschritten und Lagerflächen meistens kompensiert werden. 

Der zweite Schritt: Durchlaufzentrum als Automatisationslösung

Durchlauf-Profilbearbeitungszentren verfügen dank Belade- und Entlademagazinen über eine Automatisation innerhalb der Maschine.
Weltweit werden bereits über 600 Durchlaufzentren des Typs Quadra für die Volumenproduktion eingesetzt. Das Prinzip der Durchlaufbearbeitung bietet gegenüber den klassischen 1-Stangen-Modellen klare Vorteile. Je nach Bearbeitungsart sind Durchsatzsteigerungen über 40% möglich. Die Be- und Entladung der Maschine erfolgt hauptzeitneutral, das Werkzeug ist somit grösstenteils im Eingriff.
Im Gegensatz zum klassischen CNC-Fräsen fallen bei der Profilbearbeitung Zwickel und Reste an, die nicht vollständig zerspant werden. Der Bearbeitungsraum der Emmegi +Quadra ist für deren Entsorgung optimiert und garantiert die benötigte Prozesssicherheit, um die langen bedienerlosen Phasen zuverlässig abzuarbeiten.
Die neu vorgestellte Version Emmegi +Quadra bietet zusätzliche Möglichkeiten, um diese autonomen Zeitspannen deutlich zu erhöhen. Dank einer neuen Beladeeinheit können mehr Profile auf derselben Fläche vorgelagert werden. In Kombination mit einem High-Capacity Entlademagazin können die daraus gefertigten Teile ohne manuelles Eingreifen auch wieder automatisch entladen werden. Dabei wird auch beim Entlademagazin die gesamte Fläche optimal ausgenutzt. Das Aufbringen einer Etikette kann zudem neu vollautomatisch innerhalb der Maschine auf drei Profilseiten erfolgen. Nebenzeiten beim Abräumen der Entsorgungseinheit sowie Verwechslungen werden damit minimiert.
  

 

Ein Argument gegen Durchlaufzentren war in der Vergangenheit die fehlende Möglichkeit zur Bearbeitung der Stirnseite analog zu 5-Achs-Profilbearbeitungszentren. Bei der +Quadra stehen je nach Version neben zwei Sägeaggregaten noch eine stirnseitige Ausklink- oder Fräseinheit zur Verfügung, die einen zusätzlichen Freiheitsgrad bieten. Mit den neu servomotorisch verstellbaren Profilhinterlagen der Emmegi +Quadra fallen manuelle Umrüstungen bei verschiedenen Profilserien im Lademagazin praktisch weg. Die Maschine stellt sich automatisch auf den folgenden Profiltyp ein. Eine automatisierte Fertigung ab Seriengrösse 1 ist somit möglich.

 

«Durchlauf-Profilbearbeitungszentren verfügen dank Belade- und  entlademagazinen über eine Automatisation innerhalb der Maschine.»  

 

Kundenspezifische Lösungen im dritten Schritt

Speziell bei Grossserien werden komplette Geisterschichten ohne Bedienereingriff gefordert. Die nächste Automatisationsstufe bedeutet somit das selbständige Abarbeiten vom Profilbund bis zum palettisierten Endprodukt. Diese Anforderungen sind stark kundenspezifisch und werden ausserhalb der Maschine mittels Roboter oder Flächenportalen gelöst. Emmegi schränkt die Wahl des Automatisationspartners bewusst nicht ein, um auch mit langjährigen lokalen Partnern der Kunden arbeiten zu können. Das Schlagwort ist dabei die hybride oder modulare Automatisation. Bei der Abarbeitung von Grossserien in Geisterschichten wird die zusätzliche Automatisation genutzt. Komplexe, schwer zu handhabende Profile oder Prototypen können dabei jedoch weiterhin manuell auf der Maschine be- und entladen werden. Starre Fertigungslinien, die für neue Profilserien aufwendig angepasst werden müssen, sind selten zielführend.
Die Lösungsansätze unterscheiden sich nach Maschinentyp. Eingriffe in 5-Achs-Portalmaschinen wie die Emmegi Satellite XTE sind möglich, benötigen aber in jedem Fall professionelle Schnittstellen, um Positionen von Werkstücken und mobilen Maschinenkomponenten abzustimmen. Hierfür verwendet Emmegi klassische Kommunikationsschnittstellen wie Profinet oder DeviceNet.
Als flexible Hochleistungsplattform bietet sich auch bei dieser hohen Automatisationsstufe das Durchlaufzentrum Emmegi +Quadra an. Be- und Entladepunkte sind anders als bei 5-Achs-Maschinen statisch. Kollisionspunkte mit Bearbeitungseinheiten existieren nicht, wodurch einfachere und kosteneffizientere Lösungen möglich sind. Nicht zuletzt sind diese Maschinen Arbeitstiere, die von Grund auf für den prozesssicheren Mehrschichtbetrieb konzipiert wurden. Die Anforderung definiert dabei die Lösung.

Fazit

Industrie 4.0-Ansätze sind im Metall- und Fassadenbau durch den Einsatz von Metallbausoftware-Maschinenanbindungen bereits weit fortgeschritten. Nach der Automatisierung der Abläufe wird in vielen Fällen nun die Produktionslinie folgen.
Eine detaillierte Analyse in der eigenen Unternehmung ist unumgänglich. “One-size-fits-it-all”-Lösungen gibt es nicht. Eine hybride Automatisation kann jedoch längere bedienerlose Zeitspannen oder sogar Geisterschichten ermöglichen. Auch ohne Grossserien.
www.bider-hauser.ch

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