Digital ist eine gute Wahl Wie Fertigungsunternehmen Maschinenauslastung und Gewinne mithilfe von Industrie 4.0 steigern

Bislang nutzen nur wenige Fertigungsunternehmen die Chancen der Industrie 4.0. Doch wenn die Herausforderungen der Zukunft erfolgreich gemeistert werden wollen, muss sich das ändern. Sandvik Coromant erklärt, wie Unternehmen mit einer Kombination aus innovativer Software und den richtigen Werkzeugen die Digitalisierung zu ihren eigenen Bedingungen und gewinnbringend vorantreiben können.

Laut dem „Industry 4.0 & Smart Manufacturing Adoption Report“ des Marktforschungsunternehmen IoT Analytics nutzen lediglich 30 Prozent der Unternehmen in der Maschinen- und Werkzeugindustrie die ihnen bekannten technischen Möglichkeiten der Industrie 4.0 – warum also digitalisieren nicht mehr Fertigungsunternehmen ihre Prozesse?
Ein möglicher Grund könnte sein, dass Unternehmen die Kosten für die Integration von Industrie 4.0-Technologien in ihre bestehende Fertigung für zu teuer halten – obwohl das nicht sein muss. Andere sehen vielleicht keinen Grund, ihre bestehende Werkzeugausstattung und Prozesse zu verbessern. Möglicherweise sind sie auch unsicher, wie Industrie 4.0 und ihre etablierte Arbeitsweise zusammenpassen.
Tatsächlich können automatisierte Industrie 4.0-Technologien für das Unternehmensergebnis von großem Nutzen sein. So hat Sandvik Coromant ermittelt, dass automatisierte Systeme die Maschinenverfügbarkeit signifikant erhöhen. Und das ist eine relevante Information, schließlich hebt eine 20-prozentige Steigerung der Maschinenauslastung die Bruttogewinnspanne um bis zu 10 Prozent an.
Darüber hinaus forcieren automatisierte Fertigungsanlagen den unter der COVID-19-Pandemie fortschreitenden Trend zur Bearbeitung mit begrenzter oder mannloser Überwachung. Dies belegt auch ein aktueller Bericht von PricewaterhouseCoopers (PwC): „Für Unternehmen, die für einen Virenausbruch anfällig sind, wäre jetzt der richtige Zeitpunkt, um den proaktiven Einsatz von Automatisierungstechnologien zu prüfen.

Digitale Produktionsüberwachung
Zeitgemäße Industrie 4.0-Technologien, einschließlich Sensorik und maschinellen Lernen, können durch Reduzierung von Produktionsstopps zur Gewinnsteigerung beitragen. Das gilt auch für Unterbrechungen, die erforderlich sind, um verschlissene Werkzeuge zu ersetzen. In diesem Fall verweist der Bericht von PwC auf IIoT (Industrial Internet of Things)-Lösungen als profitablere Alternative zur manuellen Überwachung. Wie das in der Praxis erfolgreich funktionieren kann, zeigt die Cloud-basierte CoroPlus® Machining Insights Anwendung, die zum umfangreichen Digitalisierungsangebot von Sandvik Coromant gehört.
Mit Hilfe von CoroPlus® Machining Insights können sich CNC-Maschinen über Ethernet vernetzen und eine bislang unerreichte Menge an Produktionsdaten zur Verbesserung der Fertigungseffizienz und Gesamtanlageneffektivität austauschen. Weil das nicht nur mit neuen Maschinen funktioniert, sondern ältere Anlagen sich problemlos per Adapter anschließen lassen, steht der Integration von Industrie 4.0 in den allermeisten Fällen nichts im Wege.

Vorhersehbarer Verschleiß durch einzigartiges Design
CoroPlus® Machining Insights wurde entwickelt, um Bearbeitungsprozesse transparenter zu machen und Informationen für die Identifizierung und Beseitigung von Ausfallzeiten und Ineffizienz zu liefern – und das gilt auch für weitgehend oder vollständig automatisierte Prozesse. Denn eine der größten Bedrohungen für die Fertigung ist die Unvorhersehbarkeit von Werkzeugstandzeiten. Damit ein Werkzeug die automatisierte Produktion optimal unterstützt, muss kontinuierlicher, kontrollierbarer Verschleiß begrenzt und diskontinuierlicher, unkontrollierbarer Verschleiß verhindert werden.
Höhere Werkzeugstandzeiten hängen vor allem vom Werkzeugdesign ab. Aus diesem Grund hat Sandvik Coromant mit dem CoroDrill® 860 mit GM-Geometrie einen Vollhartmetallbohrer mit komplett neuem Design entwickelt. Der CoroDrill 860-GM ist geeignet für eine Vielzahl von Materialien und Anwendungen in allen Industriebereichen. Dabei punktet er bei Bearbeitungen, bei denen es auf hohe Bohrungsqualität ankommt, also in der Luft- und Raumfahrt, im allgemeinen Maschinenbau, in der Öl- und Gasindustrie und bei der Erzeugung erneuerbarer Energien. Die optimierte Zuverlässigkeit hat sich auch schon in der Automobilproduktion bewährt, unter anderem beim Bohren von Motorblöcken, Gehäusen, Flanschen und Krümmern.
Der CoroDrill® 860-GM verfügt über ein innovativ designte, polierte Spankanäle, die die Spanabfuhr verbessern und eine höhere Bohrungsqualität erzielen. Auf diese Weise können die Wärmeentwicklung im Werkzeug reduziert sowie minimierte Schnittkräfte beim Bohren erreicht werden. Weitere Merkmale sind eine gesteigerte Bohrerfestigkeit sowie verstärke Schneidenecken, Kantenpräparation zur Stabilisierung der Schneidkanten und eine doppelte Führungsfase zur Verbesserung der Bohrstabilität. Außerdem verfügt die Bohrerspitze über präzise Freiwinkel und eine verbesserte Oberflächenqualität.

Werkzeugtechnik in der Praxis
Wie bereits erwähnt, stellen unvorhersehbare Werkzeugstandzeiten für die automatisierte Fertigung ein besonderes Problem dar. Diese Erfahrung machte zum Beispiel auch ein koreanischer Automobilhersteller, der mit Sandvik Coromant zusammenarbeitete, um die Werkzeugstandzeit zu verbessern – und hier konnte der CoroDrill 860-GM eine Schlüsselrolle spielen.
Beim Bohren von Durchgangsbohrungen in Getriebeanschlussstücken mussten insgesamt acht Bohrungen mit einem Durchmesser von 8,2 mm bei einer Bauteiltiefe von 10 mm hergestellt werden. Zuvor kam ein Werkzeug zum Einsatz, dass mit einer Schnittgeschwindigkeit von 80 m/min (3.102 U/min) und einem Vorschub von 381 mm/min insgesamt 200 Bauteile, also 1.600 Bohrungen produzierte. Im Vergleich dazu schaffte der CoroDrill 860-GM 18.400 Bohrungen (2.300 Bauteile) mit einer Schnittgeschwindigkeit von 100 m/min (3.878 U/min) und einem Vorschub von 814 mm/min. Im Ergebnis ermöglichte der CoroDrill 860-GM eine um 1.150 Prozent höhere Werkzeugstandzeit und steigerte die Produktivität in einem Ausmaß, wodurch die Gesamtkosten pro Teil deutlich sanken.
Der CoroDrill 860-GM bietet aber nicht nur eine längere Werkzeugstandzeit, sondern auch den Einsatz höherer Schnittdaten und damit höherer Schnittgeschwindigkeiten. Das belegt das Beispiel eines Maschinenbauunternehmens aus Lancaster, Ohio, USA: So erreichte er im Vergleich zu einer Wettbewerbslösung bei der Herstellung von 11 Bohrungen mit 6,6 mm Durchmesser in Sensorgehäuse aus nichtrostenden Stahl (AISI 304) eine um 57 Prozent höhere Schnittgeschwindigkeit.

Zukunftsfähige Lösungen für die digitale Bearbeitung
Um die Werkzeugstandzeit signifikant zu erhöhen, müssen sich Fertigungsunternehmen letztendlich breit aufstellen. Zum einen sollten sie in Industrie 4.0-Technologien investieren, beispielsweise in CoroPlus® Machining Insights zur Verschleißüberwachung, zum anderen benötigen sie geeignete, leistungsfähige Werkzeuge. Bei deren Auswahl hilft der CoroPlus® Tool Guide. Die Nutzer des Online-Tools geben im Webbrowser nur das Werkstückmaterial und die Anwendungsart ein und erhalten sogleich sowohl das geeignete Werkzeug als auch die optimalen Schnittdaten für ihren Anwendungsfall.
Eine weitere Lösung für die digitale Bearbeitung ist CoroPlus® Process Control: Das Prozesssteuerungs-Tool umfasst sowohl Hard- als auch Software und überwacht Werkzeugmaschinen in Echtzeit. Dabei alarmiert es nicht nur, sondern agiertautomatisch nach definierten Regeln – beispielsweise stoppt es im Kollisionsfall die Maschine oder tauscht verschlissene Werkzeuge aus.

Schluss
Werkzeug- und Maschinenhersteller, die ihre Vorbehalte gegen Industrie 4.0 aufgeben, können von unzähligen Produktivitäts-, Gewinn- und Wartungsvorteilen profitieren. Durch den korrekten Einsatz dieser Technologien können sie zu ihren eigenen Bedingungen in die Digitalisierung einsteigen – und zu jenen 30 Prozent der Unternehmen zählen, die laut IoT-Analytics-Bericht für die Zukunft gut gewappnet sind.

Ein koreanischer Automobilhersteller konnte seine
Werkzeugstandzeit mit dem CoroDrill® 860-GM
um 1.150 Prozent erhöhen.