In Fertigungsprozessen kann es jederzeit zu unvorhergesehenen Vorfällen kommen, die zu Ausschuss führen. Produktionsverantwortliche wissen nur zu gut: Störungen in Herstellprozessen lassen sich nicht grundsätzlich ausschließen. Es gilt, sie bewusst und systematisch anzugehen.
Im 3D-Laserschneiden kann der Ausschuss auf verschiedene Weise verringert werden: Vorbeugen, Prozessüberwachung, schnelles Reagieren und kontinuierliches Dazulernen. Ein Weg, die Produktion zu optimieren und unvorhergesehene Vorfälle zu minimieren, ist das Vereinfachen der Prozesse mit Hilfe geeigneter Technologien.
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Ausschuss als Herausforderung im 3D-Laserschneiden
Im Laserschneiden dreidimensionaler Werkstücke wie unter anderem gestanzter, tiefgezogener oder druckgegossener Teile und gebogener oder hydrogeformter Rohre schlägt Ausschuss besonders zu Buche. Denn er ist mit sehr hohen Kosten verbunden – sowohl hinsichtlich des Materials als auch der Produktionszeiten.
Die Kosten dreidimensionaler Werkstücke (egal, ob warm- oder kaltgeformt) sind generell deutlich höher als die von Teilen, die aus geraden Rohren oder Blech gefertigt werden – selbst bei gleichen Materialien. Denn die Herstellprozesse dreidimensionaler Teile umfassen Arbeitsschritte, in denen spezielle Maschinen zum Einsatz kommen. Und diese werden mit Werkzeugen ausgestattet, die speziell auf die Geometrien der zu produzierenden Werkstücke zugeschnitten werden.
Die folgende Grafik gibt einen groben Überblick über die Kosten verschiedener Werkstücke aus Metall, die mit 3D-Laserschneidesystemen verarbeitet werden können.
Die Grafik zeigt die ungefähren Kosten in €/kg der Verarbeitung von Werkstücken aus Metall mit Lasertechnologie.
Die Tabelle macht deutlich: Bei Komponenten aus Stahl können die Kosten mehr als vierfach höher sein als bei Blech, während Druckgussteile aus Aluminium bis zu siebenfach teuer sein können als das gleiche Material aus Blech.
Im Vergleich zu geraden Rohren sind auch die Kosten gebogener und hydrogeformter Rohre deutlich höher.
Das ist allerdings nicht alleine auf die Materialkosten zurückzuführen. Vielmehr können hier auch die Lieferzeiten erheblich zu Buche schlagen. Gestanzte-, hydrogeformte und gebogene Werkstücke werden mit speziellen Maschinen und Werkzeugen hergestellt.
Eine Neubeschaffung von Teilen (egal, ob bei Lieferanten oder aus anderen Bereichen der Produktion) erfordert viel Zeit und verursacht zusätzliche, ungeplante Kosten. Darunter Maschinenstillstände während der Umrüstprozesse und Verzögerungen in anderen Prozessschritten. Hier kann ein Fertigungssteuerungssystem (Manufacturing Execution System / MES), das die Arbeitsvorbereitung und die Produktion synchronisiert, einen entscheidenden Unterschied machen.
Bei limitierten Stückzahlen, und wenn jedes einzelne Bauteil benötigt wird,
schlagen solche Situationen noch stärker zu Buche. Gleiches gilt, wenn es sich um sehr teure Werkstücke handelt, bei denen Ausschuss generell nicht akzeptiert werden kann.
3D-Laserschneiden eines gebogenen Rohrs.
Wie im 3D-Laserschneiden bei Produktionsunterbrechungen Ausschuss vermieden werden kann
Im 3D-Laserschneiden kann es aus verschiedenen Gründen zu unerwarteten Ereignissen und damit zu Produktionsunterbrechungen kommen. Zum Beispiel ist das der Fall, wenn das Betriebsgas ausgeht oder der Schneidbereich mit Fett, Staub oder klebenden Stoffen verunreinigt wird. Das alles kann Ausfälle im Laserschneiden bewirken.
Bei Reststücken kaltgeformter Teile können Produktionsunterbrechungen auch verursacht werden, wenn es im Schneidprozess zu Spannungen und Verformungen kommt und die Teile den kapazitiven Sensor des Laserschneidkopfs berühren.
In allen diesen Fällen wird der Arbeitsprozess unterbrochen. Das Ergebnis können Ausschussteile sein.
Soll das vermieden werden, muss der Arbeitsprozess exakt an der Stelle fortgesetzt werden können, an dem der unvorhergesehene Vorfall eingetreten ist. Wird beispielsweise eine Reihe von Bohrungen ausgeführt und die Maschine stoppt bei einer Bohrung auf halbem Wege, kann der Bediener die Maschine anweisen, eine oder zwei Positionen zurückzufahren und den Schneidprozess fortzusetzen.
Auf diese Weise können die Werkstücke korrekt fertiggestellt sowie Fehler und Ausschuss vermieden werden.
3D-Laserschneiden eines Stanzteils für die Automobilindustrie.
So funktioniert die Wiederaufnahmefunktion der Produktion mit 3D-Laserschneidesystemen der BLM GROUP
Um dieser Anforderung gerecht werden zu können, hat die BLM GROUP eine spezielle, leicht und intuitiv bedienbare Neustartfunktion entwickelt, die über den Bildschirm der Bedienkonsole der LT-FREE von Maschinenführern jeder Qualifikation bedient werden kann. Sie heißt Active Restart und gehört zu den Active Tools-Funktionen für ihre 3D-Laserschneidesysteme. Mit ihr kann die Produktion exakt an der Stelle, wo sie unterbrochen wurde, fortgesetzt werden. Oder an einer früheren Stelle.
Das Video unten erklärt detailliert, wie Active Restart funktioniert und welchen Nutzen diese Funktion mit sich bringt.
Schlussfolgerungen
In der heutigen Produktionswelt, die von zunehmend kleineren Serien, sehr speziellen und komplexen Komponenten sowie steigenden Materialkosten gekennzeichnet ist, wird die Rentabilität maßgeblich von der Frage bestimmt, ob Produktionsbetriebe unerwartete Ereignisse bewältigen und so ihren Ausschuss minimieren können.
Active Restart ermöglicht es Unternehmen, die mit 3D-Laserschneidesystemen der BLM GROUP arbeiten, den Schneidprozess exakt an der Stelle fortzusetzen, an dem er gestoppt wurde – und so ihren Ausschuss auf ein Minimum zu verringern. Eine Technologie, die Produktionsbetriebe dem Ziel näherbringt, Ausschuss per se zu vermeiden und maximale Effizienz zu erreichen.
