Automatisch met de hoogste nauwkeurigheid

Bij de Marbach-Gruppe in Heilbronn draait alles om de vervaardiging van gereedschappen voor de verpakkingsindustrie, en dat over de volle breedte. Als daarbij de hoogste nauwkeurigheid en betrouwbaarheid worden gevraagd dan wordt bij het HSC frezen een beroep gedaan op het RXP 800 DCH bewerkingscentrum van Röders, dat is geautomatiseerd met behulp van een lineair magazijnsysteem.

Naast stansgereedschappen in allerlei uitvoeringen zijn de gereedschapmakers bij Marbach vooral gespecialiseerd in gereedschappen voor thermovormen. “Onze thermovormgereedschappen worden over een breed terrein ingezet, van koffiekoppen en vleesschalen tot yoghurtbekers en margarinekuipjes”, zo legt Lars Schwarzmannseder uit, productieleider van de Gereedschapmakerij bij Marbach. “Als onafhankelijke gereedschapmakerij zijn we in staat om gereedschappen te bouwen voor vrijwel elke thermovormmachine.”

Thermovormgereedschappen bestaan in het eenvoudigste geval uit een stempel en een matrijs, waartussen een folie loopt. Deze folie wordt opgewarmd, in de matrijsvorm geblazen en vervolgens afgekoeld, waarbij het in de nieuwe vorm verstart. Bij combinatiegereedschappen worden de aldus vervaardigde verpakkingsvormen direct aansluitend uit gestanst, in andere gevallen vindt dit plaats op een tweede station met een apart stansgereedschap. “Hoogste nauwkeurigheid is daarbij onze kracht”, geeft Schwarzmannseder aan. “Afhankelijk van de sterkte van het folie ligt de spleetbreedte tussen 3 en 12 micrometer, en dat met een tolerantie van slechts ± 1,5 micrometer.” Ook de vormnauwkeurigheid van de contouren ligt in deze orde van grootte. “Vanwege die hoge nauwkeurigheden vertrouwen we niet op de geleidingen van de thermovormmachines, maar rusten onze gereedschappen uit met eigen geleidingen”, benadrukt de productieleider in dit verband “Het is een van de redenen waarom we ons beschouwen als marktleider in dit segment.”

 

Oprecht partnerschap

Een van de beslissende argumenten bij een investering blijkt altijd weer het feit of een gebruiker zich serieus genomen voelt door zijn partner. Omgekeerd betekent dit dat veel machinebouwers kansen verspelen doordat ze niet in willen of kunnen spelen op de eisen die hun potentiële klanten stellen. Men kan zich niet aan de indruk onttrekken dat menig machinebouwer op die manier belangrijke ontwikkelingen mist. Het is daarom verheugend dat er positieve voorbeelden zijn, zoals de samenwerking tussen Röders en Marbach. Het Röders-team werkt nauw samen met de verspaners bij Marbach aan duurzame oplossingen voor de behoeften die bij de gereedschapmaker leven. Dat vergt tijd en vraagt om interesse om zich te verdiepen in de problemen van de partner. Een oprecht en duurzaam partnerschap tussen machinebouwer en gebruiker lijkt steeds meer het succesmodel van de toekomst te worden.

 

Kleinste toleranties vereist

De gereedschappen die bij Marbach worden vervaardigd hebben in de regel een afmeting van 1200 mm x 800 mm, waarbij het gewicht van standaarduitvoeringen op kan lopen tot 2 ton. De mogelijkheden reiken echter veel verder, tot in het uiterste geval een 160-voudig gereedschap met een gewicht van 9 ton. “Dat is het grootste gereedschap dat bij ons wordt gebouwd en ook hier geldt een maximale tolerantie van ± 1,5 micrometer over de diagonaal”, verzekert Schwarzmannseder. “En daaraan kunnen we voldoen.” Het grootste deel van de actieve onderdelen, circa 70 procent, wordt vervaardigd uit corrosiebestendige aluminiumlegeringen met hoge sterkte. Onder de resterende 30 procent komen ook hogesterktestalen voor met een hardheid boven 58HRc en met name bij deze materialen zetten de verspaningsexperts in op HSC-bewerkingen. “Voor een deel gaat het om zeer complexe vormen met talrijke ribben en dat vraagt om machines met hoogdynamische besturingen en aandrijvingen”, aldus Schwarzmannseder. “Een goede ontluchting is bijvoorbeeld een van de kernelementen bij het thermovormproces, de lucht moet op een gecontroleerde manier kunnen ontsnappen. Om dat te bereiken brengen we een groot aantal diepe boorgaten met minimale diameters aan in het vormdeel.” Die diameters liggen doorgaans tussen 0,3 en 0,4 mm. “Groter mogen de openingen niet zijn, anders is de afdruk daarvan later op het product terug te vinden”, legt de verspaningsvakman uit en benadrukt daarbij: “Bij dergelijke fijne boorgereedschappen zijn hoge toerentallen een groot voordeel.”

Hoge eisen aan oppervlakte

De introductie van vijfassig fresen heeft bij Marbach al kort na de eeuwwisseling plaatsgevonden, geprogrammeerd wordt daarbij met TopSolid. “Om dure handmatige nabewerkingen zoveel mogelijk te vermijden hebben we de keuze gemaakt voor HSC-bewerkingen”, aldus Schwarzmannseder. Want de eisen die aan de oppervlaktekwaliteit worden gesteld zijn bijzonder hoog. “We hebben met machines van diverse leveranciers proeven gedaan en zijn uiteindelijk uitgekomen bij Röders.”

Om de machine optimaal te benutten heeft men bij Marbach van meet af aan ingezet op een zo compleet mogelijke automatisering. “We hoeven daarbij niet de snelste oplossing, prioriteit is een betrouwbare procesvoering tegen een economisch prijsniveau”, laat Schwarzmannseder weten. Anno 2016 staat er bij Marbach een RXP 800 DCH bewerkingscentrum van Röders dat is gekoppeld aan RCM lineair magazijn van Röders. Naast 15 palletplaatsen voor UPC-pallets van Erowa met een afmeting van 320 mm x 320 mm omvat dit magazijn ook een Contura G2 meetmachine van Zeiss. De compete bewerkingscel wordt bestuurd met behulp van Jobmanager RMS6 van Röders, dat speciaal is ontwikkeld om tegemoet te komen aan de behoeften van gereedschap- en modellenbouwers. Om de grote variëteit aan componenten onbemand te kunnen bewerken is de cel uitgerust met een extra gereedschappenmagazijn met 210 posities (HSK50 opname). De gereedschappen kunnen via een speciaal aangebrachte klep direct en parallel aan de bewerking in het eigen magazijn van de Röders-machine worden overgezet. De handlingrobot kan dankzij verwisselbare grijpers zowel gereedschappen als werkstukken hanteren, tot een gewicht van 150 kg.

Al in het voortraject de noodzakelijke condities scheppen

Automatisering vereist dat een proces tot in detail wordt geanalyseerd en dat de consequenties in kaart worden gebracht. “Ook wij hebben een leerproces doorlopen, tot we de standaardiseringsgedachte hadden omarmd en onze ideeën volledig in de praktijk konden vertalen”, geeft Schwarzmannseder toe. “Het is van groot belang dat men al in het voortraject nadenkt hoe het proces er in de toekomst uit moet zien. Maar ook welk spectrum aan producten met welke eigenschappen bewerkt moeten worden.” Op dat punt kon Marbach een beroep doen op de knowhow van Röders, die de complete cel plug-and-play heeft geïnstalleerd. “We hebben bij Röders altijd het gevoel gehad dat we serieus werden genomen”, stelt Schwarzmannseder vast. “Het is een partnerschap op basis van gelijkwaardigheid.”

De spindel op het RXP 800 DCH bewerkingscentrum heeft een maximaal toerental van 36.000 min^-1 en een vermogen van 17 kW. Lineaire aandrijvingen zorgen daarbij voor hoogdynamische bewerkingen. De gereedschappen, tot een maximale diameter van 20 mm, zijn uitgerust met een inwendige koelmiddelaanvoer met een druk tot 40 bar. Ook luchtkoeling en een spanendouche behoren tot de mogelijkheden, zodat een grote diversiteit aan bewerkingen is afgedekt.

 

Trends onder de loep
Meer als alleen hardware

Bedrijven die een traject naar automatisering overwegen doen er verstandig aan om het eigen productieproces eerst kritisch in ogenschouw te nemen en te analyseren. Van belang is om een duidelijk antwoord te krijgen op de vraag welke processen en producten zich lenen voor standaardisatie. Daarbij moeten ook de processen worden betrokken voorafgaand aan en volgend op het te automatiseren onderdeel, bij voorkeur samen met een ervaren partner. Verder is het voor een succesvol automatiseringstraject van belang dat medewerkers zoveel mogelijk worden betrokken, het liefst vanaf het eerste moment. Op die manier worden niet alleen de motivatie en acceptatie vergroot, het biedt ook de mogelijkheid om ideeën en potenties vanuit het werkveld te integreren in de nieuwe situatie.

 

Handmatige handelingen gereduceerd

Dankzij de nieuwe productiecel zijn de handmatige handelingen met 70 procent gereduceerd, de componenten komen volautomatisch van de machine met de vereiste hoge nauwkeurigheid en oppervlaktekwaliteit. Een belangrijke rol is weggelegd voor de RMS6 besturing van Röders. Intelligente finishingstrategieën en CAM-routines binnen dit pakket zorgen ervoor dat de overgang van het ene op het andere gereedschap vloeiend plaatsvindt en dat oppervlaktefouten effectief worden vermeden.

Met een operationele beschikbaarheid van circa 97 procent scoort de productiecel van Röders bijzonder goed en het aantal onbemande uren ligt daarbij hoog. “Voor ons staat de betrouwbaarheid van het proces voorop”, verzekert Schwarzmannseder. “Daarom moeten alle aspecten binnen het systeem kloppen. Een controle op breuk van de gereedschappen is daarom net zo belangrijk als een controle op botsingen in het besturingsprogramma.”

De productiecel van Röders is inmiddels bijna vier jaar bij Marbach in bedrijf. De machine rust met zijn 17 ton gewicht op slechts drie voeten. Hoewel de productiehal niet geklimatiseerd is worden de vereiste toleranties desondanks zonder problemen gehaald. “Dankzij de diverse koelcircuits op de machine van Röders worden temperatuurfluctuaties tot 15 K geneutraliseerd, bovendien past de machine zijn parameters automatisch aan dankzij kalibratie-opdrachten”, legt Schwarzmannseder uit. “Die vorm van procescontrole hebben we in die mate alleen bij Röders gevonden. Daardoor slagen we erin om ons doel, de machine volcontinu 24/7 te laten opereren, steeds dichter te naderen.”

Profil
Marbach Werkzeugbau

Marbach is opgericht in 1923 op dezelfde locatie als de huidige hoofdvestiging in Heilbronn. Sindsdien heeft het bedrijf zich ontwikkeld van een klein familiebedrijf tot een internationaal opererende groep ondernemingen met wereldwijd 1200 medewerkers. Als partner van de verpakkingsmiddelenindustrie biedt Marbach zijn klanten op maat gesneden technische oplossingen. Naast gereedschappen voor de fabricage van verpakkingen horen ook machines en componenten voor de ondersteuning van dit fabricageproces tot het brede spectrum aan mogelijkheden bij Marbach. Dankzij intensieve inspanningen op het gebied van research en ontwikkeling kan het bedrijf bogen op een voortdurende stroom aan innovaties. De productieafdeling bij Marbach telt 120 medewerkers, waaronder 25 leerlingen (Azubi’s).