Die Massenherstellung von Maschinen und Anlagen ist heute mit dem Outsourcing der Herstellung einzelner Komponenten von größeren Bauteilen verbunden. Deshalb ist, wenn von der "Produktionslinie" einer komplexen Anlage gesprochen wird, meistens das "Montageband" gemeint.
Das trifft auf fast alle Bereiche der Industrie zu - von der Elektronik über Möbel bis hin zur Automobilindustrie im Allgemeinen. Das heißt, dass die Herstellung von Teilen für Maschinen, Geräte oder Autos aufgeteilt und meistens an Unternehmen ausgelagert wird, die auf die Herstellung von großen Mengen von Komponenten in kürzester Zeit spezialisiert sind.
Dies ist eine verbreitete Lösung, um die Kosten für die Herstellung von Teilen zu reduzieren (die Herstellung einzelner, oft hoch spezialisierter Teile entfällt) und damit den Preis des Endprodukts zu reduzieren und/oder die Gewinnspanne zu erhöhen.
Um besser zu verstehen, wie dies passiert, ist es jedoch sinnvoll zu wissen, worum es bei der Herstellung von Teilen für Maschinen und Anlagen geht und welche Bereiche davon eine Gewinnquelle für den Auftraggeber darstellen können.
Herstellung von Maschinenteilen - Welche Komponenten können produziert werden?
Die Herstellung von Teilen - ob es sich um Komponenten größerer Anlagen oder um Ersatzteile handelt - basiert heute hauptsächlich auf der mechanischen Bearbeitung.
Diese Technologie macht es möglich, eine breite Palette von Bauteilen herzustellen:
- Bolzen und Buchsen,
- Zahnräder,
- Wellen, Achsen und Ringe,
- Führungen und Profile (z.B. Stringer),
- Zahnräder,
- konstruktiv komplexe Objekte (z. B. Motorblöcke, Zylinderkolben oder Getriebeglocken)
- kleine Strukturteile (z.B. Turbolader, spezialisierte Rahmenverbindungen), und viele andere, die in der Regel auf Bestellung und auf der Grundlage der vom Kunden
- bereitgestellten technischen Unterlagen hergestellt werden.
Die meisten Teile für Maschinen und Anlagen werden aus verschiedenen Metall-Legierungen (Stahl, Aluminium, Kupfer, Bronze) hergestellt, aber auch Kunststoffe (z.B. Polymere) können austauschbar verwendet werden, deren physikalische Eigenschaften den Betriebsbedingungen entsprechen können.
Wenn man von der "Herstellung von Maschinenteilen" spricht, ist daher meist die Metallberarbeitung gemeint - moderne Legierungen bieten eine hohe Festigkeit mit guten Zerspanungseigenschaften und angemessenem Gewicht und können gleichzeitig für die erwarteten Anwendungen ausgewählt werden.
Es ist bemerkenswert, dass die moderne Industrie von der manuellen oder automatisierten Bearbeitung zu CNC-Maschinen übergeht, die eine Massenherstellung von hochgradig wiederholbaren Teilen und damit eine Optimierung des Herstellungsprozesses ermöglichen.
Während für die Bearbeitung von Einzelteilen immer noch manuell gesteuerte Fräsmaschinen oder Drehmaschinen eingesetzt werden, ist der Maschinenpark in der Serienproduktion meist mit numerisch gesteuerten Maschinen ausgestattet.
Das bedeutet, dass die Herstellung von Teilen für Maschinen und Anlagen heute mit Hilfe von:
- CNC-Fräsmaschinen, mit denen eine große Anzahl von Bauteilen schnell und reproduzierbar mit minimalen Toleranzen in fast jedem Material (Metall, Kunststoff usw.) hergestellt werden kann,
- CNC-Drehmaschinen, mit denen zylindrische Bauteile genau und schnell gedreht werden können,
- CNC-Schleifmaschinen, die es ermöglichen, eine reibungslose Oberfläche der gefertigten Teile zu erzielen und die Oberflächenbehandlung zu automatisieren.
Zusätzlich zur Herstellung selbst ist auch die richtige Bearbeitung der Teile nach der Bearbeitung wichtig.
Das bedeutet, dass Teile für Maschinen und Anlagen oft einer zusätzlichen thermischen, chemischen oder thermo-chemischen Behandlung unterzogen werden (z. B. Härtung, Glühung, Eloxierung) - vor allem, um bessere mechanische Eigenschaften oder Festigkeit zu erreichen.
Herstellung von Maschinenersatzteilen, d.h. wenn die CNC-Bearbeitung am wichtigsten ist?
Jeder Herstellungsprozess erfordert irgendeine Form der Optimierung - der Arbeitszeit ("Arbeitsstunden"), der für die Herstellung erforderlichen Zeit oder der Balance zwischen Präzision und Geschwindigkeit bei der Durchführung einer Aufgabe (z. B. bei der Herstellung eines Teils).
Bei den meisten Unternehmen, die heute Teile herstellen (sowohl Bau- als auch Ersatzteile), wird großer Wert auf die Zeit gelegt, die für die Herstellung hochwertiger Komponenten benötigt wird.
Außer dem Wissen und der Erfahrung der Arbeitnehmer/innen ist die wichtigste Komponente dieser Prozesse der Einsatz von numerisch gesteuerten Maschinen, kurz CNC.
Mit ihnen ist es möglich, die Herstellung von Teilen zu beschleunigen, und bei der Massenproduktion (mehr als 100 oder 1.000 Teile pro Woche) kann eine große Zeitersparnis erzielt werden.
Dafür gibt es einen einfachen Grund: CNC-Dreh- oder Fräsmaschinen ermöglichen in Kombination mit dem modernen Maschinenpark des Teileherstellers die Automatisierung der Teileproduktion.
Das ist unter anderem möglich, weil:
- CNC-Maschinen können gleichartige Teile mit geringen Toleranzen schneiden,
- ein Bediener mehr als eine CNC-Maschine überwachen kann,
- automatisierte Fertigungslinien für Teile ermöglichen eine fast bedienungsfreie Herstellung von Teilen in großen Stückzahlen,
- die hohe Präzision der Arbeit macht die Herstellung einer großen Anzahl von Teilen, die den technischen Spezifikationen entsprechen und die Qualitätskontrolle problemlos bestehen, schneller und erfordert viel weniger Zeit als der gleiche Prozess, der auf manuell gesteuerten Anlagen durchgeführt wird.
Bei der Massenherstellung von Teilen für Maschinen und Anlagen zeigen sich die Vorteile eines mit CNC-Bearbeitungsmaschinen ausgestatteten Maschinenparks am deutlichsten.
Welche Parameter sind bei der Herstellung von Teilen wichtig?
Bei der Massenherstellung von Bauteilen müssen die technischen Spezifikationen und die Anforderungen des Kunden genau beachtet werden.
Bei Abweichungen hiervon kann es zu vielen Problemen bei der Qualität der hergestellten Teile kommen - schneller Verschleiß oder eine höhere Störanfälligkeit
Bei der Massenherstellung ist auch das Fachwissen der Bediener/innen oder der Unternehmen, die CNC-Bearbeitungsdienstleistungen anbieten, wichtig.
Diese Erfahrungen können zu Kosteneinsparungen führen, z. B. durch die Wahl eines Materials mit geeigneteren Eigenschaften als in den technischen Spezifikationen angegeben - so kann z. B. die Verwendung einer anderen Legierung oder eines anderen Materials für ein Bauteil die Herstellungskosten reduzieren, ohne die Leistung oder Festigkeit zu beeinträchtigen.
Trotzdem - wichtige Parameter für die serienmäßige Herstellung von Teilen für Maschinen und Anlagen sind:
- die Einhaltung der angenommenen Version der technischen Dokumentation, es sei denn, der Kunde beschließt, sie auf der Grundlage von Vorschlägen erfahrener Bediener zu ändern,
- die Reproduzierbarkeit des Prozesses und die Einhaltung der Mindesttoleranzen,
- eine sorgfältige Qualitätskontrolle, bei der sowohl die Abmessungen als auch die Eigenschaften der gefertigten Teile berücksichtigt werden,
- die Einhaltung der Betriebsparameter der CNC-Maschinen - insbesondere die Einhaltung der optimalen Temperatur für den Prozess, die, wenn sie nicht kontrolliert wird, zur Herstellung fehlerhafter Bauteile führen kann.
Die Herstellung hochwertiger Teile und Komponenten - eine unerwartete Quelle für Einsparungen
Die Herstellung von qualitativ hochwertigen Teilen für Maschinen und Anlagen ist oft eine Quelle unerwarteter Einsparungen - sowohl aus der Perspektive des Herstellers als auch aus der des Kunden.
Ein größeres Interesse an Reproduzierbarkeit und Präzision führt zu:
- ein geringeres Risiko der Rücksendung von Bauteilen, die schlecht ausgefallen sind und durch neue ersetzt werden müssen und/oder Defekte,
- einen geringeren Prozentsatz an Teilen, die von der Qualitätskontrolle des Auftraggebers abgelehnt werden - gut gefertigte Teile, die den Spezifikationen entsprechen, werden von den Kontrolleuren seltener abgelehnt,
- Hochwertige Komponenten oder Ersatzteile führen zu einem positiven Marken-Image des Auftraggebers und haben das Potenzial, Preise und Gewinnspannen zu erhöhen.
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