Wie Beladeroboter in einem kleinen Betrieb vieles verändern

06 Juni 2022

'„Hätte ich das früher gewusst" - Thomas Böttcher

Lohnt die Automatisierung für ein KMU im Bereich der Zerspanung? Die Antwort lautet „Ja“. Zumindest was die Erfahrungen der Metallverarbeitung Thomas Böttcher anbelangt.

Der Betrieb mit Sitz in Leinefelde-Worbis rund 35 Kilometer westlich von Nordhausen in Thüringen wurde 1995 als Einmannbetrieb gegründet und ist mit fünf Mitarbeitern ein klassischer Lohnfertiger von Kleinserien und Einzelteilen.

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Die meisten Produkte werden für den Hydraulikbereich gefertigt, zumeist montagefertige Komponenten z. B. von Pumpen für verschiedenste Einsatzbereiche. Darüber hinaus produziert das Unternehmen Prototypen für die Vorserienfertigung. Die Kunden der Metallverarbeitung Thomas Böttcher kommen z. B. aus der Medizintechnik, der Bauindustrie und dem Bergbau, um nur einen kleinen Ausschnitt zu geben. „Wir bilden auf einer Produktionsfläche von rund 1.200 Quadratmetern mit unseren Maschinen im Grunde den gesamten Bereich der Zerspanung ab, also Drehen, Fräsen und Schleifen, wobei sich unsere Fertigung durch eine hohe Genauigkeit auszeichnet. So arbeiten wir z. B. beim Schleifen mit Toleranzen zwischen 3 und 5µm“, erklärt Thomas Böttcher, Geschäftsführer der gleichnamigen Firma.

Intuitives Automationskonzept
Vor rund zwei Jahren investierte der Betrieb in einen Beladeroboter von HALTER CNC Automation, genauer in einen HALTER LoadAssistant Universal Premium 25 zum Be- und Entladen von CNC-Dreh-/Fräsmaschinen. Die kompakte Lösung deckt den gesamten Werkstückbereich bis 270mm Durchmesser bzw. Länge ab und ist als Plug-and-Play-System innerhalb kürzester Zeit installiert. Die mobile Roboterzelle lässt sich überdies bei Bedarf flexibel von einer zu einer anderen Maschine umpositionieren.

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Der Teilepuffer des HALTER LoadAssistant besteht aus werkstückspezifischen Aufnahmen (Rasterplatten und Stapelstationen) für rechteckige und rotationssymetrische Teile sowie Stangenmaterialien. Während der Roboter an der Vorderseite eine Maschine mit neuen Werkstücken belädt und Fertigteile entnimmt, kann ein Bediener zu jeder Zeit auf der Rückseite die produzierten Teile aus dem Puffer nehmen und die Zelle mit Rohteilen bestücken.

Deutliche Entlastung und hohe Prozesssicherheit
Die Gründe für die Investition in diese Automationslösung sind nach Aussagen von Böttcher vielschichtig. Die Roboterzelle soll vor allem die Mitarbeiter von monotonen Tätigkeiten wie das Be- und Entladen von Maschinen entlasten. Darüber hinaus schätzt der Geschäftsführer die hohe Prozesssicherheit mit stets gleichbleibender Reproduzierbarkeit beim Einlegen der Roh- und Entnahme der Fertigteile. „Wenn ein Mitarbeiter in einer Schicht über acht Stunden hinweg eine Maschine mit bspw. bis zu 100 Teilen bestücken muss, dann lässt irgendwann verständlicherweise die Konzentration nach, sodass sich mitunter Fehler einschleichen können. Mit dem Beladeroboter schließe ich solche Probleme von vorneherein komplett aus, denn er wird nie müde und arbeitet kontinuierlich durch, wobei die Maschine stets mit gleichbleibender Präzision und Stetigkeit beladen wird. Stattdessen können sich die Mitarbeiter auf wichtigere Aufgaben konzentrieren, z. B. der Qualitätsprüfung von Fertigteilen oder der Vorbereitung auf neue Serien.“ Die ersten Erfahrungen mit der Roboterzelle waren derart positiv, dass sich Thomas Böttcher nach nur einem Jahr entschloss, in eine zweite Automatisierung zu investieren, wieder in einen HALTER LoadAssistant Universal Premium 25.

Nahezu mannlose Produktion
Die Losgrößen des Unternehmens bewegen sich zwischen 300, 500 und 1.000 Teilen pro Auftrag. Sämtliche Serien werden auf einer der beiden Dreh-/Fräszentren (Bestandmaschinen vom Typ Romi und Hyundai Wia) produziert, die an die Beladesysteme von Halter CNC Automation angebunden sind. Die Roboterzellen arbeiten während der Tagschicht nahezu mannlos. „Je nach Bauteil und zu bearbeitendem Material kommen wir auf Zykluszeiten von durchschnittlich sieben Minuten pro Teil, bei Serien von 50 bis 100 Stück. Momentan haben wir bspw. eine Serie mit 1.000 Stück.“ Die manuelle Entnahme der Fertigteile und Bestückung mit neuen Rohteilen auf der Rückseite der Zelle ist nach Auffassung von Thomas Böttcher in wenigen Minuten erledigt. Bei Schichtende werden die Roboterzellen außerdem mit weiteren Werkstücken versorgt, damit die Maschinen noch einige Stunden unbemannt weiter produzieren können.Naamloos-1

Kurzes ROI plus Produktivitätssteigerung
„Im Normalschichtbetrieb sollten sich unsere Beladeroboter schätzungsweise innerhalb von eineinhalb Jahren amortisieren, so die ursprüngliche Kalkulation. Nach unseren Erfahrungen ist das ROI aber wesentlich kürzer. Der Kauf der HALTER LoadAssistant hat sich daher für uns in jedem Fall gelohnt“, meint Böttcher. Wie schnell sich die Investitionen tatsächlich rentiert haben, möchte er zwar nicht verraten, aber dafür einen Eindruck vermitteln, welche Produktivitätssteigerungen mit den Automatisierungslösungen möglich sind: „Bevor wir die Roboterzellen hatten, benötigten wir für die Fertigung eines bestimmten Teilespektrums drei Maschinen. Schon mit dem ersten HALTER LoadAssistant konnten wir das gleiche Teilespektrum mit nur noch einer Maschine produzieren. Somit waren wir bereits mit einer einzigen Roboterzelle in der Lage, die Produktionskapazitäten durch die nun frei gewordenen zwei Maschinen deutlich zu steigern. Neben einer höheren Produktivität machen sich die Automationslösungen zudem durch eine gestiegene Liefertreue positiv bemerkbar.“

Durchweg positive Rückmeldungen erhielt Thomas Böttcher nach der Installation der ersten Roboterzelle auch von seinen Mitarbeitern: „Sie waren von Anfang an von der Automatisierung begeistert, weil sie erkannten, dass der Roboter eine deutliche Entlastung darstellt.“

Längere Spindellaufzeiten sind ein Schlüssel
Müsste Thomas Böttcher mit seinen bisherigen Erfahrungen nochmals eine Entscheidung treffen, dann käme eine neue CNC-Maschine für ihn nur noch zusammen mit einer Automatisierung in Frage. Allerdings betont er auch: „Pauschal ist hier aber keine eindeutige Aussage möglich. Investiert ein Betrieb bspw. in eine CNC-Maschine, mit der vor allem komplexe Teile in kleinen Losen von 5 bis 10 Stück mit sehr kurzen Bearbeitungszeiten gefertigt werden sollen, lohnt eine Automatisierung wahrscheinlich nicht. Kommt der Betrieb aber bei der Bearbeitung von Teilen in gleicher Stückzahl auf längere Spindellaufzeiten pro Werkstück von 30 Minuten oder mehr, dann wird das Thema Automatisierung aufgrund einer unbemannten Fertigung über mehrere Stunden hinweg wieder interessanter.“

Entscheidende Lücke geschlossen
Für Thomas Böttcher sind die Roboterzellen von HALTER CNC Automation gewissermaßen das „Missing Link“, dass er über viele Jahre in seinem Betrieb vermisst hat, ohne sich darüber wirklich im Klaren zu sein. „Die Automatisierungslösungen sind das entscheidende Bindeglied hinsichtlich der Aufträge, die wir erhalten und den Arbeitskräften, die mir hierfür - auch vor dem Hintergrund des Fachkräftemangels - zur Verfügung stehen. Hätte ich gewusst, wie gut das mit den HALTER LoadAssistant funktioniert, dann hätte ich den ersten Beladeroboter schon wesentlich früher gekauft.“

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