Coil-Stanzmaschine kombiniert mit Laserschneiden: kombinierte Schneidsysteme mit unabhängigen Maschinen

Manchmal konnte man den Eindruck gewinnen, dass ein Problem wie die Produktivität oder die Effizienz nur auf Kosten der Flexibilität gelöst werden konnte. 

Das Einführen des Lasers bei den Stanzmaschinen vom Coil befreite die Unternehmen von diesem Dilemma. Der Laser führte eine sehr große Flexibilität in einen bereits sehr effizienten Prozess ein und erhöhte die Produktivität im Vergleich zu den Maschinen, die nur das Stanzen vom Coil durchführten, mit einer sogar noch signifikanteren Steigerung der Produktivität im Vergleich zu Stanzmaschinen mit Fertigung von der Blechtafel. 

Wenn Unternehmen, die Blechbearbeitungen ausgehend von der Blechtafel durchführten, große Stückzahlen fertigten, setzten sie Stanzanlagen mit Mechanische Pressen und Profilieranlagen ein, um die Produktivität zu steigern, mussten dafür aber einen Verlust der Flexibilität in Kauf nehmen, da der Zeitaufwand für das Umrüsten der Rollengruppen sehr hoch war. 

Einige der Unternehmen, die Stahlprofile und Zubehör aus Blech produzierten, wechselten von der Fertigung ausgehend von der Blechtafel zu Stanzanlagen mit Mechanische Pressen vom Coil, die sich durch eine hohe Produktivität auszeichneten, die aber für jedes Produkt ein eigenes Stanzwerkzeug erforderlich machten. 

Die Rüstzeiten, die beim Produktwechsel erforderlich waren, wirkten sich bei kleinen Stückzahlen zum Nachteil der Produktivität aus. 

Antonio Zambelli ist Inhaber der sehr schönen Firma FEMI-CZ SpA in Rovigo, die in der Zwischenzeit ein Joint-Venture mit der deutschen Gruppe Niedax gebildet hat und seit mehr als zwanzig Jahren unser Kunde ist. Die Entwicklung der 1973 gegründeten Firma begann in den 80-er Jahren, als die Firma Profiliermaschinen von Dallan einsetzte, um Profile für Kabelhalter und hochwertige tragende Strukturen zu fertigen. 

In diesem Produktionssegment werden auch viele kleine Zubehörteile aus Blech hergestellt und oft Profile mit Sonderstanzungen bestellt, da die Firma auf die Lieferung von kundenspezifischen Kabelhaltersystemen spezialisiert ist, die nach Spezifikationen des Kunden gefertigt werden. 

Die Fertigungslinien umfassten Stanzpressen mit getakteten Werkzeugen, aber die für diese Technologie erforderlichen Werkzeuge schränkten die Flexibilität stark ein. 

Die Firma entschied sich deshalb, in unser Coil-to-Combo System zu investieren, das gleichzeitig die Bearbeitungen Stanzen und Laserschneiden durchführt.

Auch in diesem Fall umfasste das System eine parametrische servoelektrische Stanzmaschine, die durch einen Puffer von der Laserschneidemaschine mit Vision-System getrennt war. 

Durch das in der Laserschneidemaschine integrierte Vision-System konnten mit dieser Anlage die vorgestanzten Platten fertig geschnitten werden, während der Arbeitszyklus der vorgeschalteten Stanzmaschine weiterlief. 

Wie wir bereits gesehen haben, ermöglicht das parametrische Stanzen vom Coil ein sehr schnelles Stanzen, da der Zeitaufwand für das Zuschneiden des Teils und für die Eingabe und Ausgabe des Blechs wegfallen. 

Mit dem Laser hat die Anlage die gleiche Flexibilität wie ein System mit Fertigung von der Blechtafel und da das Laserschneiden in verdeckter Zeit durchgeführt wird, ist die Produktivität der Anlage deutlich höher als die eines vergleichbaren herkömmlichen Systems. 

In der Anlage der Firma FEMI-CZ haben wir noch ein weiteres Element eingefügt, um die Flexibilität zu erhöhen. Bei einer bestimmten Anzahl an Produkten war das Laserschneiden nicht erforderlich, sodass bei diesen Produkten die Laserschneidemaschine unbenutzt geblieben wäre. 

Wir haben deshalb ein Ausgabesystem zwischen der Stanzmaschine und der Laserschneidemaschine installiert, sodass die Stanzmaschine und die Laserschneidemaschine bei Bedarf unabhängig voneinander verwendet werden können. Die Stanzmaschine fertigt vom Coil und die gestanzten und zugeschnittenen Teile werden direkt nach der Stanzmaschine gestapelt. 

Gleichzeitig kann die Laserschneidemaschine benutzt werden, indem einzelne Blechtafeln über den Einlaufförderer eingegeben werden. 

Tatsächlich ist unsere Laserschneidemaschine mit Vision- System nach wie vor die einzige Maschine, die sowohl eine Fertigung ausgehend vom Coil als auch ausgehend von der Blechtafel erlaubt! 

Hier ist der Erfahrungsbericht von Antonio Zambelli, Geschäftsführer von FEMI-CZ: 

“Wir arbeiten seit mehr als zwanzig Jahren mit der Firma und der Familie Dallan zusammen und sind uns sicher, dass unsere Zusammenarbeit auch in Zukunft sehr erfolgreich sein wird. Die Zeit, die wir in die Inbetriebnahme der neuen Combi-Anlage CXN gesteckt haben, zeigt heute im Hinblick auf die Flexibilität und die Einsparung unter verschiedenen Aspekten sehr gute Ergebnisse. FEMI-CZ ist ein Unternehmen, das neben einer großen Anzahl an Standardprodukten auch sehr viele Custom-Produkte fertigt, die Tag für Tag unter Berücksichtigung von Zeiten und Kosten geplant und organisiert werden müssen. Die Antwort für unsere Anforderungen sowohl an die Standardprodukte als auch an die Custom-Produkte ist dieses Combi-System von Dallan, das als “zwei Maschinen in einer” konzipiert ist und dadurch noch flexibler eingesetzt werden kann und die Investition optimiert.” 

Antonio Zambelli 

En este enlace, se puede ver la máquina combinada con módulos independientes en funcionamiento: 

CASE STUDY – Produktion von Sonderteilen für Regalsysteme mit Stanz- und Laserschneidemaschine vom Coil 

Sehr interessant ist der Erfahrungsbericht von Günter Knecht, Produktionsleiter von BITO Lagertechnik, um die Konzepte der Flexibilität angewandt auf das Coil-to- Combo System zu erklären. 

“Bito Lagertechnik Bittmann GmbH ist einer der europäischen Marktführer in der Lagertechnik. An den Standorten Meisenheim und Lauterecken fertigt Bito auf einer Betriebsfläche von 140.000 m² ein kundenorientiertes und innovatives Produktprogramm von höchster Qualität. 

Das Unternehmen verarbeitet pro Jahr ca. 70.000 t Stahlblech. 

Ausschlaggebend für Innovationen in der Produktion sind immer spezifische Marktanforderungen, wie das Stanzen und Laserschneiden ausgehend vom Coil. 

In diesem Fall war es unser Ziel, unsere Fertigungsmöglichkeiten für Kleinmengen, Sonderbauteile, Prototypen und Musterteile auszubauen, die hohen Anforderungen an Flexibilität zu erfüllen und Sonderbauteile nach Kundenspezifikation zu fertigen. 

Die Anforderung an immer neue oder an speziell an die Kundenanforderungen angepasste Produkte fordert die Flexibilität unsere Fertigung. Bei der Projektierung von Regalsystemen ist immer häufiger eine Abstimmung mit anderen Gewerken notwendig. Automation, Anbindung an Fördersysteme, Schmiersysteme, Verkabelung und Einbindung unterschiedlicher Lagersysteme machen eine starke Optimierung und eine konstant projektbezogene Anpassung der Bauteile erforderlich. Auf diese Anforderungen müssen wir unsere Fertigung immer ausrichten. 

Unser Anliegen war es, eine hohe Flexibilität mit einer guten Produktivität zu kombinieren. 

Deshalb tauchte immer wieder eine wichtige Frage bei der Planung einer Investition auf: Fertigung vom Blech oder vom Coil? 

In der Lagertechnik sind die Teile sehr häufig länger als 3000 mm. Daher ist die Herstellung von Sonderteilen oft eine Herausforderung, wenn vom Blech gefertigt wird. 

Unsere Erfahrung zeigt, dass Standardteile oder projektbezogene Teile mit sehr hohen Stückzahlen vom Coil gefertigt werden können. In diesem Fall lohnt sich die Investition in innovative Fertigungssysteme und Werkzeugtechnik. 

Bei kleineren Mengen oder kleineren Losgrößen und Sonderteilen, die aufgrund spezieller Anforderungen benötigt werden, stellt sich die Herausforderung, auch diese Teile kostengünstig herzustellen. Um erfolgreich zu bleiben, muss man auch geringere Stückzahlen kostengünstig und flexibel produzieren können: die tägliche Herausforderung der Produktionsleiter. 

Einige Fragen sind bei der Planung von Sonderteilen und Kleinmengen fast an der Tagesordnung: 

• Fertigen vom Coil oder vom Blech? 
• Einsatz teurer Werkzeugtechnik oder aufwändige Einzelfertigung? 
• Wie werden Produktivität, Stückkosten und Wirtschaftlichkeit des Produktionszyklus bewertet? 

Aufgrund der Bauteileabmessung, die oft 3000 mm übersteigen, ist die Fertigung ausgehend vom Coil vorteilhaft. Die Handhabung von Blechen, die größer als 3000 mm sind, ist deutlich schwieriger und teurer und diese Bleche haben oft entsprechend lange Lieferzeiten, die für eine industrielle Planung ungeeignet sind. Beim Arbeiten vom Blech ist außerdem meist die Materialausnutzung nicht optimal, wohingegen bei der Bearbeitung vom Coil der Materialeinsatz aufgrund der bereits zugeschnittenen Coilbreite optimiert ist. 

Weitere Anforderungen sind immer öfter die Herstellung von Prototypen für Testzwecke und im Vorfeld größerer Projekte sind Erstmusterteile und Musterteile für statische Belastungsversuche notwendig. Immer öfter besteht auch ein Bedarf an Erstmusterteilen für Versuche im Vorfeld einer Planung der Investition in Sonderwerkzeuge, an denen sich im Nachhinein nur noch schwer Änderungen durchführen lassen. 

Diese Überlegungen lagen unserer Entscheidung zugrunde, den Weg einer flexiblen Produktion vom Coil zu gehen. 

Vor dieser Investition in die kombinierte Stanz-Laseranlage von Dallan wurden diese Teile in verschiedenen Verfahren hergestellt. Im Vorfeld mussten entsprechend Abstimmungen und Planungen zwischen Arbeitsvorbereitung, Fertigung, Betriebsmittelplanung und Werkzeugbau erfolgen. 

Die erste Option war die Herstellung der Teile mit provisorischen Werkzeugen in provisorischen Fertigungslinien in einem sehr aufwändigen Verfahren mit mehreren Arbeitsschritten. Teile wurden zum Beispiel mit vorhandenen Standardwerkzeugen soweit möglich hergestellt, Stanzen, Bohren, Sonderausklinkungen und andere Bearbeitungen wurden in weiteren Arbeitsgängen hergestellt. 

Das hat zu beachtlichen Problemen mit der Standardproduktion geführt. 

• Hoher interner Aufwand 
• Hohe Teilekosten 
• Sehr lange Lieferzeiten durch die Vorlaufzeiten für den Bau der Testwerkzeuge
• Hohe Kosten für den Werkzeugbau 
• Hoher Aufwand für die konstanten Änderungen und Anpassungen der Bauteile 
• Zu lange Lieferzeiten und Rüstzeiten 

Die zweite Option war die Herstellung der Teile auf einer Stanz-Nibbelmaschine. Für Einzelteile und Kleinstmengen kann dies eine Option sein. Nachteile sind oft die Qualität der Schnittkanten oder eine erforderliche Nachbearbeitung der Schnittkanten, der meist höhere Materialeinsatz aufgrund von Verschnitt und die relativ hohe Produktionszeit. Größtes Problem stellte bei BITO die Einschränkung der Bauteilelänge dar. Unsere Stanz-Nibbelmaschinen können maximal Großformatbleche mit 1500×3000 mm verarbeiten. Für Teile mit größeren Abmessungen als 3000 mm war diese Fertigung deshalb keine Alternative. 

Problematik bei der Herstellung auf Stanz-Nibbelmaschinen: 

• Einschränkung der Bauteileanmessung auf maximale Länge von 3000 mm 
• Höhere Materialkosten aufgrund eines höheren Anteils an Verschnitt 
• Hoher Aufwand für das Handling aller Bleche und Blechpakete 
• Nacharbeit der Schnittkanten notwendig 
• Sehr hohe Stückkosten

Die dritte Option war der komplette Zukauf dieser Zuschnitte. Hier waren sehr oft die Materialbeschaffung und Lieferzeit eine große Herausforderung. Die Bauteile wurden extern auch auf größeren Maschinen hergestellt, wie Flachbettlaser oder Stanz-Nibbelmaschinen. Hierzu waren entsprechend der Bauteilelänge entsprechend große Bleche notwendig. Die Einhaltung der Materialqualitäten ist hierbei ebenfalls zu beachten. Externe und interne Qualitätskontrollen müssen in dem Prozess ebenfalls durchgeführt werden. Die Teilekosten betrugen oft ein Vielfaches der Standardbauteile. Dazu kommen hohe Prozesskosten und Aufwendungen für interne Abläufe bei Anpassungen und Änderungen der Teile. Nachlieferungen von Fehlteilen oder NIO-Teilen in nachfolgenden Prozessen stellen in diesem Ablauf ein weiteres großes Problem da. 

Problematik bei der externen Fertigung: 

• Eingeschränkte Länge auch bei externer Fertigung. 
• Bauteile mit einer Länge von mehr als 3000 mm nur auf Sondermaschinen und mit Blechen in Sonderformaten. 
• Hohe Kosten. 
• Lange Beschaffungszeit für Bleche mit besonderen mechanische Eigenschaften in Abhängigkeit der Spezifikationen (Streckgrenze, usw.). Generell ist die Beschaffung von Coils mit Sondereigenschaften einfacher und schneller als bei Blechen.
• Die Abstimmung mit Folgeprozessen in der Produktion ist oft zeitkritisch, wie zum Beispiel die Zeit für das Abkanten der Innenkanten, und der Transport der geschnittenen Teile zum externen Laser für die Fertigbearbeitung ist mit einem hohen organisatorischen Aufwand verbunden. 
• Die Abstimmung der Toleranzen mit der externen Fertigung ist aufwendig. 
• Schwierige Nachlieferungen von Fehlteile und NIO-Teilen. 

Unsere Ziele für diese neue Investition waren deshalb: 

• Kostenoptimierung gegenüber der aktuellen Fertigung und Flexibilität bei der Beschaffung von Sonderbauteilen. 
• Höhere Flexibilität bei der Herstellung projektbezogener Bauteile bei geringen Investitionen in Werkzeugtechnik. 
• Erhöhung unsere Produktivität für Sonderteile und Kleinmengen. 
• Kürzere Reaktionszeiten für Sonderbauteile. 
• Kürzere Lieferzeiten für Sonderbauteile. 
• Verwendung von vorhandenen Coils, die bereits in der Serienfertigung verwendet werden. 
• Sicherheit. 
• Prozessoptimierung bei der Herstellung. 
• Prozessoptimierung nachfolgender Prozesse durch flexible Anpassung der Bauteile. 
• Musterfertigungen im eigenen Haus. 
• Musterfertigung im Vorfeld des Baus von Sonderwerkzeugen und Möglichkeit von Vorserienteilen für einen Optimierung der Sonderwerkzeuge. 
• Optimierung des gesamten Prozessdurchlauf von Sonderteilen und Kleinmengen. 

Außerdem wollten wir die Markteinführungszeiten für projektbezogene Bauteile und die Abwicklungszeiten für kritische Prozesse verkürzen, wie die Fertigung von Prototypen, Musterteilen und Teilen für statische Versuche und zu Testzwecken. 

Außerdem mussten folgende Punkte berücksichtigt werden: 

• Durch keine oder nur geringe Kosten für Werkzeuge ist ein schneller Einstieg in die Fertigung von neuen Bauteile möglich. 
• Im Projekt gibt es oft einmalige Teile. 
• In der Entwicklung gibt es oft noch keine genauen Erkenntnisse über Stückzahlen und oft sind konstante Optimierungen über einen längeren Zeitraum erforderlich. Das würde bei der herkömmlichen Technologie die Kosten für die Prototypen stark in die Höhe treiben.

Bei großen Stückzahlen und Standard-Bauteilen erfolgt die Fertigung vom Coil mit entsprechenden Bearbeitungsmaschinen und Werkzeugen. In der Regel Stanzpressen mit entsprechender Werkzeugtechnik und nachgelagerten Umformprozessen. Für diesen Bereich haben wir entsprechend Maschinen und Werkzeuge. Diese Vorgehensweise wird sich auch mit der Anlage von DALLAN nicht ändern. 

Die Lösung von Dallan hat uns die Fertigung von mittleren Stückzahlen, Kleinmengen, Sonderbauteilen und Einzelteilen mit Bauteilelängen von mehr als 3000 mm ermöglicht. Wir konnten mit hoher Flexibilität auf die Kundenanforderungen eingehen und auch bei großen Projekten Prototypen, Einzelteile und projektspezifische Teile fertigen. Mit der Dallan Stanz- und Lasermaschine haben wir eine Kombination von Stanztechnik und Lasertechnik. Wir arbeiten vom Coil und sind dadurch in der Lage auch lange projektspezifische Bauteile ohne Materialausschuss herzustellen. 

Die benötigten Coils zur Herstellung von Sonderbauteilen und Standardteilen haben wir meist auf Lager oder wir können diese kurzfristig beschaffen. Die Materialqualitäten haben wir daher immer unter eigener Kontrolle. Standardlochungen und Ausklinkungen können mit handelsüblichen Standardwerkzeugen, die sich kostengünstig und schnell beschaffen lassen, im Bereich der Stanzmaschine durchgeführt werden.

Viel zu dieser Flexibilität trägt bereits die Stanzmaschine bei, die über drei angeordnete Werkzeugkassetten mit 25 Werkzeugen verfügt. In die Werkzeugkassetten kommen standardisierte Werkzeuge (Thick Turret Tools), die bei unterschiedlichen Lieferanten (zum Beispiel Pass) kurzfristig bezogen werden können. Die verfügbaren Werkzeughalter eignen sich für Durchmesser von 12 mm bis ca. 150 mm und vier der Werkzeuge sind Drehwerkzeuge. 

In die größeren Werkzeughalter können Standardwerkzeuge mit Sonderformen und Mehrfachlochungen bis zu einer Stanzkraft von etwa 200 kN eingebaut werden. Die Werkzeugkassetten und Stanzbügel werden über die CNC-Steuerung auf der Querachse motorisch verfahren. Auf diese Weise sind die Werkzeuge ohne manuellen Eingriff in die Stanzmaschine schnell auswechsel- und positionierbar. 

Im zweiten Maschinenbereich mit Lasermodul können die Sonderbearbeitungen am Werkstück durchgeführt werden. Mit dieser Kombination aus Stanzmaschine und Laser haben wir eine extrem hohe Flexibilität geschaffen mit einer immer noch sehr guten Produktivität. 

Ein weiterer sehr großer Vorteil ist die geringe Vorlaufzeit in der Fertigung. Von der Zeichnung bis zum ersten fertigen Zuschnitt oder von einer Bedarfs-Anfrage bis zur Auslieferung in wenigen Stunden. 

Hierzu hatten wir schon während der Inbetriebnahme ein erstes Beispiel. Auf einer unserer Baustellen wurden Teile mit Transportschäden angeliefert. Die beschädigten Teile wurden bei uns reklamiert und die Ersatzteile hätten eigentlich von einem Zulieferer gefertigt und dann von Bito weiterverarbeitet und gebogen werden sollen. Eine erste Prüfung der der Wiederbeschaffung ergab eine Lieferzeit für die Ersatzbeschaffung von 15 Arbeitstagen (Materialbeschaffung, externe Bearbeitung, Zuschnitt, Lieferung an Bito, Biegen bei Bito und Lieferung zur Baustelle). 

Hier konnten wir nun die Flexibilität der neuen Anlage von Dallan unter Beweis stellen. Innerhalb von nur einer Stunde nach Erstellen der DXF-Zeichnung mit der Programmierungssoftware und Einlegen des Standard-Coils auf der Maschine lag das erste Teil zur Qualitätskontrolle bereit. Nach dem OK der Qualitätskontrolle wurde die Produktion gestartet und die Teile konnten noch am gleichen Tag an die Baustelle geliefert werden. 

Die integrierte Verpackungsanlage nach der Stanzmaschine und dem Lasermodul erfüllt auch in diesem Bereich die Anforderungen an Flexibilität und Produktivität. 

Vorteile bei der Fertigung vom Coil mit der neuen Anlage von Dallan: 

• Flexibilität 
• Optimierte Materialausnutzung 
• Gute Produktivität
• Parallele Bearbeitung Stanzen und Laser 
• Kurze Rüstzeiten 
• Kontinuierliche Bearbeitung vom Coil (keine Wechselzeiten für Blech) 
• Automation Beladung und Entladung 

Bei der Fertigung von Kleinstmengen arbeiten wir weiterhin mit den Stanz-Nibbelmaschinen vom Blech. Allerdings wird sich die Anzahl der Aufträge auf diesen Maschine deutlich verringern und auch die Produktion dieser Teile wird immer mehr auf die Anlage von Dallan verlagert werden. Bei entsprechend guter Vorplanung ist auch die Fertigung sehr geringer Stückzahlen bis hin zu Einzelteilen auf der Anlage von Dallan möglich! 

In den ersten Monaten der Projektabwicklung und des Einsatzes der Anlage sind das unsere Erfahrungen, die wir mit Dallan vor Ort gemacht haben. 

Bei der Projektabwicklung war die Zusammenarbeit bei der Auslegung der Maschine sehr gut. Unsere Forderungen wurden aufgenommen und umgesetzt. 

• Gute Zusammenarbeit von uns und Dallan im Projekt und gutes Projektmanagement. 
• Sehr gute Vorbereitung von Abnahme-Tests seitens Dallan.
• Sehr gute Organisation während des gesamten Projekts. 
• Gute Montage und Inbetriebnahme der Anlage bei BITO. Das Personal von Dallan, das die Montage und Installation durchgeführt hat, hat einen sehr professionellen Eindruck hinterlassen. 
• Schulung und Einweisung waren gut. 
• Gerne arbeiten wir wieder mit Dallan zusammen! 

Unsere bisherigen Erfahrungen mit der Anlage: 

• Unsere Mitarbeiter kamen erstaunlich schnell mit der Anlage zurecht. 
• Die erwartete hohe Flexibilität wurde erreicht. 
• Das Ziel der Kostenreduzierung für die Fertigung von Sonderbauteilen und Kleinserien wurde erreicht. 
• Interne Prozessabläufe wurden erheblich vereinfacht. Durch die neue Anlage und klaren Vorgaben für die Fertigungsplanung sind Prozessschritte klar geregelt. 
• Die bisherigen externen Zukäufe von Sonderteilen konnten aktuell komplett entfallen. Alle Anforderungen werden mit den internen Fertigungsmöglichkeiten abgedeckt.
• Die geplanten Reduzierungen der Stückkosten konnten erreicht werden. 
• In den kommenden Monaten wollen wir den Einsatz der Anlage optimieren, mit folgenden Schwerpunkten: 
• Optimierung vom Gasverbrauch durch Optimierung der Schneideparameter. 
• Kleinere Softwareanpassungen durch Dallan und Sigmanest. 
• Weitere Schulung der Techniker von Bito” 

Günter Knecht

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Andrea Dallan
CEO – Dallan Spa