Fehlmann Spitzen-Fünfachser fertigt Spitzenarmaturen

Redakteur: Matthias Böhm

Die Armaturen für Küchen und Bäder von KWC gehören zur Spitzenklasse. Das in Unterkulm (Schweiz) produzierende Unternehmen KWC setzt auf eine hohe Fertigungstiefe am Standort Schweiz. Kürzlich investierte das Unternehmen in eine Fehlmann Versa 825, ein 5-Achs-Simultan-Bearbeitungszentrum.

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Hervorragender Schweizer Werkzeugmaschinenbau: Auf dem 5-Achs-Simultan-BAZ Versa wird eine Gussform für die KWC-Armarturen gefertigt.
Hervorragender Schweizer Werkzeugmaschinenbau: Auf dem 5-Achs-Simultan-BAZ Versa wird eine Gussform für die KWC-Armarturen gefertigt.
(Bild: Thomas Entzeroth)

Die zur Franke-Gruppe gehörende KWC stellt Armaturen für Bäder und Küchen her. Die aus massivem Messing-Guss bestehenden Armaturen gehören zum Feinsten, was es in diesem Sektor am Markt gibt: Peter Hochuli (Leiter Sales und Marketing Services): «Unsere Armaturen gehören zur Spitzenklasse und werden weltweit exportiert. Es sind Swiss-made-Armaturen, wo 100 Prozent Schweizer Know-how-Qualität drinsteckt. Unsere Produktion ist vom Wareneingang bis zum Warenausgang wie ein «U» konzipiert. Die Messingblöcke werden zugeliefert, mit unseren Niederdruck-Giessanlagen zu Armaturen-Körpern gegossen und anschliessend zerspanend bearbeitet. Danach erfolgt das Oberflächen-Finishing, das wir seit kurzem voll automatisiert haben.

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Nach dem Finishing kommt die Oberflächenbehandlung, Vernickeln und Verchromen. Die anschliessende Montage läuft bei uns im One-Piece-Flow-System und am Ende des «U» geht’s fertig abgepackt zur Spedition. Das ist ein sehr ausgeklügelter Prozess mit höchsten Qualitätsanforderungen. Wenn ich das so sagen darf, sind wir ein wenig stolz auf diesen Standort und unsere Produkte, die weltweit ein hohes Ansehen geniessen.»

Werkzeug- und Formenbau: das Aushängeschild

Im ersten Stock des Firmengebäudes, sozusagen oberhalb der KWC-Produktion, ist der Werkzeug- und Formenbau «beheimatet». Er ist sozusagen die fertigungstechnische Perle des Unternehmens. Hier galt es, das in die Jahre gekommene BAZ durch eine Lösung zu ersetzen, die die Ansprüche von KWC erfüllt. WZM-Hersteller für diesen Bereich gibt es einige. KWC erarbeitete aus diesem Grund ein Pflichtenheft, um die am besten geeignete Maschine auszuwählen.

Breites Werkstück- und Werkstoffspektrum

Dabei muss man sich zuerst ein Bild über das zu bearbeitende Werkstückspektrum machen. Bei den Werkstücken, die der KWC-Werkzeugbau bearbeitet, handelt es sich um Kokillen, Kernbüchsen, Spannbacken, Modelle, Sonderfräser und Vorrichtungsteile.

Das Materialspektrum ist entsprechend vielseitig: von Kupfer-Beryllium über niedrig- und hochlegierten Stahl, Inox, Aluminium, Messing sowie Kunststoffe muss auf der Maschine praktisch das gesamte Spektrum der Werkstofftechnik spanend im Hochpräzisionsbereich und noch dazu prozesssicher, mit gutem Spänefluss, bearbeitet werden.

Die Losgrössen liegen dabei im einstelligen bis im unteren zweistelligen Bereich. Entscheidend war, dass die Maschine trotz dieser kleinen Stückzahlen und wechselnder Lose automatisiert fertigen kann.

Nutzwertanalyse unter drei Werkzeugmaschinen

Hanspeter Fehlmann (Leiter Betriebsmittel, Anm. d. Red.: Herr Hanspeter Fehlmann steht nicht in Verwandtschaft mit den Inhabern der Fehlmann AG ): «Wir haben aufgrund dieses Anforderungsprofils elf WZM-Hersteller angefragt. Nach einer ersten Grobselektion der Offerten sind drei in die engere Wahl gekommen, die unsere Grundanforderungen am besten erfüllt haben. Über diese drei Maschinen haben wir eine Nutzwertanalyse gemacht. Die Versa von Fehlmann ist als klarer Sieger hervorgegangen.»

Auf die Frage des SMM, ob denn auch der Preis eine Rolle gespielt hätte, antwortete Hanspeter Fehlmann: «An oberster Stelle steht die Technologie, aber: eine der Stärken von Fehlmann war das Preis-Leistungs-Verhältnis. Das hat uns überrascht, gelten doch Schweizer Werkzeugmaschinen als hochpreisig. Heute weiss ich, das ist nicht der Fall.»

Fehlmann muss sich beim Preis nicht verstecken.

Hanspeter Fehlmann: «Das muss man gegebenenfalls ein wenig erläutern. Ein Hersteller beispielsweise hatte ein Angebot mit schneckengetriebenen Rundachsen offeriert. Dann ist der Preis natürlich weniger hoch. Aber wenn wir hier einen Torque-Motor mit vergleichbarer Technik wie die Versa fordern, wäre der Mitbewerber teurer geworden. Ich muss nochmals hervorheben, Fehlmann muss sich beim Preis nicht verstecken.»

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Jürg Solenthaler (Verkaufsleiter Fehlmann AG) ist über diese Aussage nicht überrascht: «Man kann es vielleicht so sagen, beim Preis haben wir dann Mühe, wenn der Kunde eine 08/15-Maschine benötigt. Wenn als Standard ein schneckengetriebener Rundtisch gefordert wird, dann wird es sicher eng für uns. Aber sobald die Ansprüche höher werden, dann sind wir immer gut im Rennen und nicht selten ganz weit vorn. Die Stärken unserer Maschinen kommen dann zum Tragen, wenn es um Einzelteilfertigung bis hin zu kleinen Serien geht. Das Anforderungsspektrum im KWC-Werkzeugbau – oder allgemein gesagt, wenn es sehr anspruchsvoll wird – ist perfekt auf uns zugeschnitten.»

Prüfung des Anforderungsprofils

J. Solenthaler: «Ich habe mir nach der Anfrage ein genaues Bild von den Anforderungen bei KWC-Werkzeugbau gemacht. Vor allem wie sie ihre Werkzeugformen bisher bearbeitet haben, und ich habe versucht, gemeinsam mit den Verantwortlichen herauszufinden, wie sie in Zukunft fertigen wollen. Die Fertigungs-Lösung die wir entwickeln, muss auf die Anforderungen zugeschnitten sein. Hierbei spielt die Technologie eine ganz wesentliche Rolle, aber wenn wir zu teuer werden, nützt die beste Technik nichts. Deshalb muss die Lösung auch wirtschaftlich sein. Und: Die Fehlmann AG setzt auf eine sehr hohe Fertigungstiefe, das ist mit ein Grund, dass wir WZM-Lösungen zu einem sehr guten Preis anbieten können.»

Toleranzfelder im IT7er-Bereich

Preis ist die eine Seite, auch die Technologie musste stimmen. Hanspeter Fehlmann: «Die Versa ist ein technologisches Meisterwerk, das muss man klar sagen. An der Maschine ist alles durchdacht. Man kann mit ihr 5-achsig simultan in hoher Präzision fertigen. Die Heidenhain-Steuerung ist für den Werkzeugbau ideal. Und die Präzision ist ausgezeichnet.»

Funktionsflächen werden geschabt

Die Toleranzfelder liegen grösstenteils im IT7-Bereich, selten müssen IT6-Toleranzfelder gefertigt werden. Aber wenn es drauf ankommt, ist das für die Versa völlig unproblematisch. Die Anforderungen an die Komplexität gehen zum Teil bis in den 5-Achs-Simultanbereich rein. Das ist anspruchsvoll, doch auch dafür ist die Versa massgeschneidert. Auf den Wärmegang der Maschine angesprochen, sagte Hanspeter Fehlmann: «Den bemerken wir praktisch nicht.»

Das ist eigentlich selbstverständlich, wie J. Solenthaler sagt: «Wir legen seit Jahrzehnten Wert auf eine sehr hohe mechanische Präzision. Die Auflageflächen der Profilführungen sind nach wie vor eingeschabt, das ist ein typisches Swiss-made-Merkmal. Aber auch elektronische Kompensation ist heute zwingend. Die Versa verfügt über Temperatursensoren, so dass die Spindel sich automatisch korrigiert.»

«Lastenheft nehmen wir sehr ernst»

Auf die Frage des SMM, wie gut die WZM-Hersteller ihre Offerte an das Pflichtenheft angepasst haben, antwortet Hanspeter Fehlmann: «Ich hatte teilweise das Gefühl, dass sich die eingereichten Offerten nicht an unserem Lastenheft orientierten. Die Offerten waren entweder zu teuer und fielen raus, weil sie unseren technischen Ansprüchen nicht genügten. Fehlmann hat das dagegen vorbildlich gemacht.»

J. Solenthaler: «Wenn wir ein Lastenheft bekommen, nehmen wir das sehr ernst. KWC hat ein vorzügliches und detailliertes Lastenheft erstellt. Wir gehen jeden einzelnen Punkt durch und gleichen ihn mit unseren möglichen Lösungsportfolios ab. Wenn beispielsweise als Werkzeugaufnahme ein HSK 63 gefordert wird, dann bieten wir das an. Gegebenenfalls schlagen wir eine Alternative vor, wenn wir es für sinnvoll halten. Aber wenn ein Werkzeugspeicher mit 80 Werkzeugen gefordert ist, dann bieten wir einen 80er-Werkzeugspeicher an, keinen doppelt so grossen. Es macht keinen Sinn, etwas zu gross zu dimensionieren. Wir könnten den Werkzeugspeicher mit bis zu 346 Werkzeugplätzen auslegen. Es gibt Anwendungen, wo das technologisch sinnvoll und wirtschaftlich ist. Aber KWC brauchte das nicht.»

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Erheblich schnellerer Prozess

Hanspeter Fehlmann: «Ich kann Herrn Solenthaler nur bestätigen, wir benötigen praktisch keine Schwesterwerkzeuge, deshalb reichen die 80 Plätze voll und ganz. Apropos Werkzeuge: Zum vollautomatischen Messen der Werkzeuge setzen wir auf ein integriertes Blum-Lasermesssystem. Damit entfällt auch die Voreinstellung der Werkzeuge grösstenteils, weil das direkt in der Maschine passiert.

Vergleichen wir die Versa mit der bisherigen Maschinenlösung, sind wir allein bei den Hauptzeiten um 30 % schneller. Wenn dann noch die automatisierte Fertigung hinzukommt, dann haben wir gegenüber der bisherigen Lösung sicher 50 % mehr Werkstück-Durchsatz bei gleicher Zeit. Das ist für uns entscheidend gewesen, um die Kapazität des Werkzeugbaus zu erhöhen.»

Spindelwahl: 30 000 1/min mit HSK50-Schnittstelle

Hanspeter Fehlmann: «Unsere ursprüngliche Intention war, auf eine 25 000er-Spindel zu setzen. Sie verfügt über ein hohes Drehmoment und mit HSK63 über eine sehr steife Schnittstelle. Entschieden haben wir uns aber in enger Absprache mit den Fehlmann-Spezialisten und nach einigen Fräsversuchen für eine 30 000er-Spindel. Sie verfügt über ein Drehmoment von 35 Nm und einen HSK 50.»

J. Solenthaler: «Die optimale Spindelwahl ist sehr wichtig, damit das Werkstück perfekt gefertigt werden kann. Es hängt unter anderem vom Bauteilspektrum, von den Oberflächenanforderungen und nicht zuletzt von den eingesetzten Fräserdurchmessern ab. Die hohen Drehzahlen sind ganz entscheidend für die Schlichtqualität und gleichzeitig für einen schnellen Schlichtprozess. Da KWC oft mit einem 3er-Fräser vor- und feinschlichtet und der grösste Schaftfräser 16 mm misst, haben wir eine 30 000er-Spindel mit HSK-50-Schnittstelle vorgeschlagen. Unsere Fräsversuche im Vorfeld haben schliesslich gezeigt, dass unsere 30 000er-Fehlmann-Spindel perfekt für die Anforderungen bei KWC konzipiert ist.»

Hanspeter Fehlmann: «Die Entscheidung fiel uns nicht leicht. Im Werkzeugbau haben wir bisher auf Steilkegel gesetzt. In der Produktion haben unsere Werkzeuge HSK63-Schnittstellen. Das war auch ein wichtiger Punkt, ob wir im Werkzeugbau ebenfalls auf HSK 63 gehen wie in unserer Produktion, auch um die Werkzeuge untereinander tauschen zu können. Aber nach einigen Überlegungen sind wir zum Schluss gekommen: Die Anforderungen sind zu unterschiedlich. Deshalb setzen wir im Werkzeugbau auch in Zukunft auf eine eigene Werkzeugverwaltung und auf eine eigene Werkzeug-Schnittstelle.

Fehlmann: Spindeln werden in Eigenregie gefertigt

Bevor ein Unternehmen in eine WZM investiert, findet im Idealfall eine Werksbesichtigung statt. So auch in diesem Fall, wie Hanspeter Fehlmann sagt: «Wir haben im Vorfeld das Unternehmen Fehlmann in Seon besucht und durften einen Blick in deren Produktion werfen. Das war sehr überzeugend. Fehlmann hat in den letzten Jahren intensiv in seinen Werkzeugmaschinenpark investiert, so dass sie heute über eine enorme Fertigungstiefe verfügen. Sogar die Spindeln fertigen sie in Eigenregie. Diese hohe Fertigungskompetenz, die in dem Unternehmen alltäglich gelebt wird, war für uns sicher auch ein wichtiger Punkt, dass Fehlmann ein Partner ist, der weiss, worauf es ankommt.»

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Grosses Vertrauen in Schweizer Werkzeugmaschinenbau

Auf die Frage des SMM, warum eine hohe Fertigungstiefe denn von Bedeutung sei, antwortete Hanspeter Fehlmann: «Wir haben auch eine sehr grosse Eigenfertigung. Dadurch hat man die Kernkompetenzen einfach im Griff. Wenn Fehlmann das Herzstück der Maschine – die Hochleistungsspindeln – selbst fertigt, dann heisst das für mich, dass das Unternehmen über ein aussergewöhnliches Know-how verfügt. Und wenn ich eine Spindel in den Service geben muss, weiss ich, dass ich da auf der sicheren Seite bin mit Fehlmann. Das sind Faktoren, die spielen für uns eine ganz wesentliche Rolle. Da geht es um Prozesssicherheit und Vertrauen in die Produktionstechnik.»

Bereits 50 Stunden mannlos gefertigt

Bereits in den ersten Monaten nach Inbetriebnahme konnte die Versa mit ihrem Erowa-Palettensystem ihre Stärken unter Beweis stellen. Das 6-fach-Paletten-Wechselsystem ist eine Erowa-Standardlösung, bestückt mit MTS-400-Paletten (400 x 400 mm). Für den KWC-Werkzeugbau ist dieses Palettensystem von der Grösse und Anzahl her wie massgeschneidert.

Hanspeter Fehlmann: «Ein prozesssicheres Palettenwechsel-System war für uns ein ganz wichtiger Aspekt, um über das Wochenende und die Nacht mannarm fertigen zu können. Wir konnten bereits nonstop 50 Stunden mannlos fertigen. Das macht die Versa ausgezeichnet. Hier ist die Zuverlässigkeit, mit der das Fertigungssystem arbeitet, mit allem was dazugehört, schon beeindruckend. Und es zeigt sich aus meiner Sicht, dass die beiden Schweizer Unternehmen Fehlmann und Erowa ausgezeichnete Systempartner sind.»

Schnelle Lieferfrist

Ein weiterer Punkt war die kurze Lieferzeit, Fehlmann konnte in 3 bis 4 Monaten liefern. J. Solenthaler: «Wenn wir im Evaluationsprozess spüren, die Entscheidung sieht gut aus für uns, dann kann ich die Maschine in unseren Produktionsprozess eintakten, das läuft grob nach Spindelvariante und Werkzeugspeicher. Wenn dann einen Monat später die Bestellung kommt, dann haben wir bereits einen Monat vorgeschafft. Das machen wir nicht immer, aber in diesem Fall hab ich ein gutes Gefühl gehabt, dass es passt.»

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Zusammenarbeit war sensationell

Hanspeter Fehlmann: «Die Zusammenarbeit mit Fehlmann war rückblickend betrachtet sensationell, da muss ich ein Kompliment machen. Auch der gesamte Projektablauf nach Auftragsvergabe lief bilderbuchmässig ab. Die technischen Merkmale, in allen Drehachsen Torque-Motoren, die Messtechnik per direktmessenden Glasmassstäben, integrierte Werkzeugvermessung, übersichtlicher Aufbau, hohe Präzision, um nur einige Aspekte zu erwähnen: Alles bei Fehlmann ist sehr überzeugend. Im Nachhinein müssen wir resümieren, dass wir auf einen ganz hervorragenden Partner gesetzt haben, der sein Handwerk äussert professionell im Griff hat, ein Glückfall für den Werkplatz Schweiz.»

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