Moderne Kurbelwellenfertigung mit Heckert
Mit Flexibilität den Markt erobert
Mit Lieferfristen von Wochen statt Monaten ist es dem Kurbelwellenhersteller Feuer powertrain gelungen, in nicht einmal zehn Jahren den europäischen Markt zu erobern und weltweit in die Spitzengruppe vorzudringen. Der Schlüssel zum Erfolg: die konsequente Abkehr von der bis dato üblichen Produktion der Kurbelwellen auf Sondermaschinen. Stattdessen bestehen die Fertigungslinien aus Bearbeitungszentren – wie zum Beispiel den horizontalen HEC-Maschinen von Heckert – was die Herstellung schnell, flexibel, hochqualitativ und letztendlich profitabel macht.
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Die Kurbelwellenfertigung gilt als Königsdisziplin in der Metallbearbeitung. Schließlich benötigt die zentrale Komponente eines Verbrennungsmotors 20 bis 50 Bearbeitungsprozesse, bis sie einsetzbereit ist – abhängig von Größe und Anspruch des jeweiligen Motors. Feuer powertrain produziert Guss- und Schmiedekurbelwellen von 300 bis 1400 mm Länge in Klein- und Großserien für klassische Pkw-Motoren von VW, BMW, Audi, Ferrari, Jaguar, Maserati, GM und weitere ebenso wie für die High-end-Zwölfzylinder von Bentley oder Rolls-Royce. Nicht nur in der Pkw-Branche sind sie begehrt. Man findet sie ebenso in Lkw, Industriemotoren, Schiffen und Generatoren.
Bis zu 1,5 Millionen Kurbelwellen stellen die rund 650 Mitarbeiter am Stammsitz im thüringischen Nordhausen jährlich her und beliefern Kunden in der ganzen Welt. Für weiteres Wachstum soll das neue Werk in Tunica im US-Bundesstaat Mississippi sorgen, das in diesem Jahr die Produktion aufnimmt, um den amerikanischen Markt zu versorgen. Eine Produktionsstätte in Asien wird folgen, und auch in Nordhausen soll nochmals gebaut werden.
So setzt sich die Erfolgsgeschichte fort. Schließlich traten Firmengründer und Namensgeber Dieter Feuer, sein Partner Bernd Gulden sowie Geschäftsführer Oliver Wönnmann im Jahr 2003 an, um mit ihrem neuen Unternehmen „Feuer powertrain“ die Kurbelwellenherstellung zu revolutionieren. Mit hoher Flexibilität und Schnelligkeit wollten sie den Markt erobern und spätestens 2010 Marktführer in Europa sein – was ihnen gelungen ist. Heute zählt Feuer powertrain mit rund 150 Mio. Euro Jahresumsatz sogar zu den führenden vier Anbietern weltweit.
Bearbeitungszentren lösen Sondermaschinen ab
Tatsächlich gelang es den Feuer powertrain-Verantwortlichen, die Herstellung von Kurbelwellen komplett neu zu gestalten. Denn lange Zeit wurden ausschließlich Sondermaschinen eingesetzt, um die vielfältigen Bearbeitungen zu erledigen, die eine Kurbelwelle erfordert. Dazu zählen das Ablängen, Zentrieren, Drehen, Fräsen und Drehräumen, Tieflochbohren, Fest- und Richtwalzen, Rollieren, Doppelkopforbitalschleifen, Feinwuchten, Polieren sowie thermische Behandlungen. Bis das fertige Produkt versandbereit ist, müssen zudem diverse Mess- und Prüfvorgänge durchlaufen werden.
Sondermaschinen sind in der Anschaffung teuer und in der Bearbeitung unflexibel, so dass sich ihr Einsatz nur in der Großserienfertigung lohnt. Bei kleinen und mittleren Serien erreichen die Stückkosten eine fast unbezahlbare Höhe. Daher haben die Verantwortlichen bei Feuer powertrain Alternativen gesucht – und gefunden: Alle Fertigungslinien in den mittlerweile fünf Werken am Stammsitz Nordhausen bestehen durchgängig aus verketteten Heckert-Bearbeitungszentren. Sie unterscheiden sich lediglich in ihrer Komplexität und der Zahl der Stationen, denn manche Tuning-Aufgaben werden nur in der High-end-Klasse benötigt.
Auch der Automatisierungsgrad ist unterschiedlich ausgeprägt. Während in Linien für kleinere Serien von 1000 oder 10.000 Stück die Mitarbeiter durchaus an der einen oder anderen Stelle manuell eingreifen, läuft die Fertigung beispielsweise in Werk 2 vollautomatisiert. Die dort üblichen Losgrößen liegen in einer Größenordnung von 10.000 bis 100.000 Stück.
Eine gemeinsame Eigenschaft aller Fertigungslinien ist, dass sie sich rasch und mit wenig Aufwand umrüsten lassen. So können die qualifizierten Mitarbeiter extrem schnell und flexibel auf neue Aufträge reagieren. Ein wichtiger Erfolgsfaktor, wie Hubert Singer, Geschäftsführer Technik, betont: „Wenn andere durchschnittlich sechs bis acht Monate brauchen, sind wir schon nach acht Wochen lieferbereit. Mit unserem, auf Bearbeitungszentren beruhenden Fertigungskonzept meistern wir den Spagat zwischen Produktivität und Produktvielfalt.“
Standardmaschinen und selbst entwickelte Prozesse
Über 300 Werkzeugmaschinen arbeiten in Nordhausen im Dauerbetrieb, 24 Stunden am Tag, sieben Tage die Woche. 42 davon stammen von der Chemnitzer Heckert GmbH, die zur Starrag Group, einem technologisch weltweit führenden Hersteller von Präzisions-Werkzeugmaschinen, gehört. Die Zusammenarbeit besteht schon seit 2007. Fikret Ersindigil, Leiter Prozessoptimierung, erinnert sich: „Zu dieser Zeit begannen wir mit der Produktionsumstellung auf Bearbeitungszentren. Für einen Eilauftrag benötigten wir dringend drei Maschinen für Bohr und Fräsarbeiten, und Heckert konnte uns sofort beliefern.“ Dabei handelte es sich um die horizontalen Zentren CWK 500 D, die Feuer powertrain in eine teilautomatisierte Insellösung für die eilige Kleinserie integrierte.
„So konnten wir diesen Auftrag erfüllen und gleichzeitig Erfahrungen mit Heckert-Maschinen sammeln“, erklärt Fikret Ersindigil. Schließlich waren er und seine Kollegen noch auf der Suche nach passenden Ausrüstern fürs neue Konzept. „Ein erster Versuch, eine Fertigungslinie einem Werkzeugmaschinenhersteller als Turn-Key-Projekt zu übergeben, verlief nicht ganz nach unseren Vorstellungen“, berichtet der Prozessspezialist. „So entschlossen wir uns, in der nächsten Linie die Fertigungsprozesse selbst zu entwickeln und aufzubauen. Dafür benötigten wir leistungsstarke, zuverlässige Basismaschinen.“
Leistungsstark und zuverlässig
In der Heckert GmbH fanden sie den gesuchten Partner, wie Hubert Singer bestätigt: „Die Zusammenarbeit bezüglich der CWK-Maschinen zeigte uns, dass wir uns auf diesen Lieferanten verlassen können und dass das Maschinenkonzept sehr gut zu unserer Fertigungsphilosophie passt.“ So stattete Feuer powertrain die nächste Linie mit dem Nachfolgemodell der CWK 500 D, der Heckert HEC 500 D XXL, aus, die damals ganz neu auf dem Markt war.
Das horizontale, vierachsige Bearbeitungszentrum gehört zu den eher kleinen, dynamischen Heckert-Maschinen, öffnet aber aufgrund der „XXL-Verfahrwege" in den Achsen schon den Weg zum mittleren Segment. Heute trägt sie die Bezeichnung HEC 630 D, wobei die Maschinendaten weitgehend gleich geblieben sind: Der Arbeitsraum bietet eine Aufspannfläche von 500 x500 mm und erlaubt einen Werkstückstörkreisdurchmesser von 1000 mm. Die Palette kann mit bis zu 1000 kg schweren Bauteilen beladen werden.
Für die hohe Dynamik in den Linearachsen sorgen digitale AC-Servoantriebe in Verbindung mit beidseitig gelagerten, vorgespannten Kugelgewindetrieben. Diese gestatten Geschwindigkeiten von 100 m/min in Verbindung mit Beschleunigungen von 10 m/s2 in allen Achsen. Als Arbeitsspindel steht wahlweise eine Motorspindel mit Drehzahlen bis 20.000 U/min und – für erhöhte Drehmomente – mit Hohlwellenmotor zur Verfügung. Der NC-Drehtisch verfügt über einen Direktantrieb mit 100 U/min und garantiert damit auch in der B-Achse kürzeste Positionierzeiten.
Nun sind die Leistungsdaten für den Einsatz bei Feuer powertrain nur in zweiter Linie entscheidend, erklärt Fikret Ersindigil: „Die Spindelleistung nutzen wir lediglich zu einem Bruchteil aus. Wichtiger sind uns die Achsbeschleunigungen und der schnelle Werkzeugwechsel, um die Nebenzeiten zu reduzieren. Auch die einfache, hauptzeitparallele Bedienung des Werkzeugmagazins kommt uns entgegen.“ Als besonders wertvoll stuft Fikret Ersindigil die hohe Prozesssicherheit und Verfügbarkeit der Heckert-Zentren ein, als Basis für hohe Qualität und Profitabilität. Er betont: „Die Maschinen sind konzeptionell so stabil aufgebaut, dass sie bei unseren Anwendungen ewig halten. Zumindest haben wir Maschinen, die bereits seit acht Jahren rund um die Uhr im Einsatz sind und noch keinen wesentlichen Verschleiß aufweisen.“
Vielseitig einsetzbar
Der Aufgabenbereich der HEC 500 D XXL (HEC 630 D) erstreckt sich über fünf verschiedene Prozesse: Ablängen / Zentrieren, Einbringen von Ölkanälen, Lagererleichterung, Huberleichterung und Endenbearbeitung. Eine besonders anspruchsvolle Aufgabe ist das Einbringen der Ölkanäle. Diese werden vom Hauptlager durch die Kurbelwangen zu den Hub- und Pleuellagern gebohrt, damit die Kurbelwellen im Betrieb an den wichtigen Stellen geschmiert werden können. Die Kanäle sind bis zu 200 mm lang – bei einem Durchmesser von 5 mm.
Fikret Ersindigil weiß um die Schwierigkeit dieser Tieflochbohrungen: „Eine solche komplexe Bearbeitung wäre früher auf einem Standard-BAZ undenkbar gewesen. Wir mussten viel Know-how investieren, um den Prozess sicher auf die Maschine zu bekommen. Aber heute läuft der Vorgang tadellos, dank einer hydraulischen Spannvorrichtung mit integrierten NC-Achsen, die das Bauteil in die richtige Position bringt. Die HEC-Bearbeitungszentren sind mit entsprechenden hydraulischen Koppelstellen ausgestattet, und die NC-Achsen lassen sich steuerungstechnisch in die CNC einbinden, so dass auch diese Aufgabe automatisiert abläuft.“
Die Vorrichtungen, die sich für unterschiedliche Werkstückgrößen verwenden lassen, werden auch für das Einbringen der Lager- und Huberleichterungen genutzt. Der Grund dafür ist die Gewichtseinsparung, die durch Bohrungen in der Welle (Lagererleichterung) und den Kurbelwangen (Huberleichterung) erzielt wird und eine Leistungssteigerung ermöglicht. Diese Bearbeitungen sind jedoch nur bei Hochleistungsmotoren sinnvoll.
Service – eine kostensparende Komponente
Für die erwähnten fünf Prozesse nutzt Feuer powertrain die HEC 500 D XXL (HEC 630 D) in Standardausführung – mit einer kleinen Ergänzung: Bei den Maschinen für die Ölkanalbohrungen wurde die X-Achse um 50 mm verlängert. „Heckert bietet dies als Katalogoption an, was uns größere Maschinen erspart hat“, freut sich Prozessoptimierer Ersindigil. Überhaupt ist er mit dem Service des Chemnitzer Werkzeugmaschinenherstellers hoch zufrieden: „Der beginnt mit einer fundierten Beratung vor dem Kauf und setzt sich in professioneller Abnahme sowie schneller Hilfeleistungen während des laufenden Betriebs fort.“
Fikret Ersindigil konkretisiert: „Wenn ich eine Störung am Morgen melde, wird in der Regel im Laufe des Tages das Ersatzteil geliefert, so dass die Maschine abends wieder ihren Betrieb aufnehmen kann.“ Auch die Betreuung via Fernwartung oder Telefon hebt er lobend hervor: „Da habe ich stets mit Fachleuten zu tun und nicht mit Call-Center-Mitarbeitern, die von Technik keine Ahnung haben.“ Letztendlich spart dies Nerven, Zeit und Kosten – und trägt zu einer langfristigen, zufriedenen Partnerschaft entscheidend bei.
Mehr Informationen zur Heckert GmbH:
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Heckert GmbH |
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Otto-Schmerbach-Str. 15/17 |
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09117 Chemnitz |
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Tel: +49 371 836 23 68 |
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Fax: +49 371 836 23 53 |
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E-Mail: service.heckert@starrag.com |
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www.starrag.com |
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