Maschine bringt den Roboter mit

5500 lebende Teile – angesichts einer solchen Vielzahl von Varianten an Osteosyntheseprodukten ist klar, dass die Fertigung nur mit modernen CNC-Produktionsmaschinen produktiv und flexibel genug laufen kann. Das zeigt das Beispiel von Stryker Osteonics im schweizerischen Selzach. Bis zu 3,5 Mio. Fertigteile werden dort im Jahr hergestellt, an über 115 CNC-gesteuerten Produktionsmaschinen im Zwei- oder Drei-Schichtbetrieb an sieben Tagen pro Woche. Und obwohl die Serien oder Chargengrößen mit typischerweise 10 bis 500 Teilen pro Batch vergleichsweise klein sind, haben die Schweizer sich für einen relativ hohen Automatisierungsgrad in ihrer Produktion entschieden.

Laut Markus Lindt, der am Standort Selzach die Implantate-Fertigung leitet, war die Batch-Fertigung der Implantate, Platten und Fixatorenteile der Grund dafür, vor mittlerweile sechs Jahren in die 5-Achsen-Bearbeitung einzusteigen. Die Wahl fiel dabei schnell auf das Maschinenkonzept, das die Gosheimer Berthold Hermle AG für die fünfachsige Komplett- und Simultan-Bearbeitung anbietet. „Drei Achsen im Werkzeug und zwei Achsen im Werkstück, das hat uns von Anfang an voll überzeugt“, so Lindt.

Als erste Maschine wurde ein Bearbeitungszentrum C 20 U beschafft, mit die Selzacher gleich in die hoch automatisierte Teilefertigung starteten. „Dafür wählten wir damals ein externes Roboter-Systemhaus“, erinnert sich Lindt. Das Handling funktioniere absolut einwandfrei, sagt er, aber der relativ hohe Platzbedarf für das nicht integrierte System sei nicht das Optimum gewesen.

Diese Erkenntnis beeinflusste die Entscheidungen, als weitere CNC-5-Achsen-Bearbeitungszentren angeschafft werden sollten. Dieses Mal wurde die hochautomatisierte Teilebeschickung in den Liefer- und Leistungsumfang einbezogen.

Zwei von den vier neu hinzugekommenen Hermle-Bearbeitungszenren, die unterschiedliche Aufgaben erfüllen, sind Maschinen vom Typ C 30 U. Diese beiden werden für die automatisierte Produktion eingesetzt und sind jeweils mit einem Robotersystem RS05 ausgestattet. Die Gosheimer traten für diese Lösungen als Komplettlieferant auf.

Der Roboter allein macht es natürlich nicht aus. Um die Maschinen so flexibel wie möglich nutzen zu können, verfügt jede über ein Werkzeug-Zusatzmagazin mit 43 Plätzen, einen NC-Schwenkrundtisch mit 630 mm Durchmesser und einen großen Arbeitsraum. Das kompakte Robotersystem RS05, das für Traglasten bis zu 5 kg zugelassen ist, erscheint hier als Tüpfelchen auf dem I: Die kompakte Einheit mit 2 m2 Stellfläche ist in die Maschinenverkleidung integriert. Der Roboter übernimmt das Werkstückhandling von der Rohteilzuführung bis zur Entnahme der Fertigteile. Die beiden CNC-5-Achsen-Hochleistungs-Bearbeitungszentren mit RS-05-Robotern erledigen heute alle Bearbeitungen in einem Durchlauf – und übernehmen damit den Job, für den früher mehrere Bediener an bis zu fünf Maschinen beschäftigt waren.

Entsprechend lobend äußert sich Markus Lindt: „Wir streben pro Jahr eine quantitative und vor allem qualitative Produktivitäts-Steigerung um 7,5 Prozent an. Das ist ohne durchgängige Automatisierung kaum möglich.“ Mit Hermle habe man für diese Aufgabe den richten Partner gefunden, der auch auf besondere Wünsche bei Handhabung und Magazintechnik eingehe und den erforderlichen Service liefert, um ohne Sorge vor Ausfallzeiten produzieren zu können.

Ein ähnliches Resümee zieht auch Winfried Kreidler, Geschäftsführer von Innovations Medical. Das Tuttlinger Unternehmen mit über 60 Mitarbeitern stand ebenfalls vor der Aufgabe, die Produktion durch Automatisierung effizienter zu machen. Seine Teilevielfalt setzt sich aus 8000 Artikeln im Geschäftsfeld Chirurgische Instrumente und rund 9000 verschiedenen Bauteilen in den Bereichen Implantate und Sterilcontainer zusammen.

Roboter hielten in der Fertigung von Innovations Medical schon früh Einzug – allerdings zu einem Zeitpunkt, als größere Stückzahlen gefragt waren. Zum Maschinenpark gehörten damals Drei- und Vier-Achsen-Bearbeitungszentren verschiedener Hersteller. Die Automatisierung per Roboter übernahmen die Mitarbeiter selbst. Als die Variantenanzahl stieg und im Gegenzug die Stückzahlen sanken, ließ sich dieses Konzept jedoch nicht weiter durchhalten. „Wir haben heute Stückzahlen von 20 bis 1000“, sagt Kreidler. Die Lieferfristen dafür würden immer kürzer – und daran müssten sich Flexibilität, Performance und Wirtschaftlichkeit der Teilefertigung messen lassen. Die Losung lautete also: flexible Fertigung in Stückzahl Eins.

Als dafür ein leistungsfähiges 5-Achsen-Bearbeitungszentrum gesucht wurde, kam Hermle mit der C-Baureihe ins Gespräch – „inklusive der sehr hoch entwickelten Roboter-Automatisierung“. In Auftrag ging schließlich ein hochautomatisiertes flexibles Fertigungssystem, bestehend aus zwei 5-Achsen-CNC-Hochleistungs-Bearbeitungszentren C 22 U und einem Robotersystem RS2 für das Werkstück-/Paletten-Management aus einem und in ein Magazin. Die weitestgehend identisch ausgestatteten Bearbeitungszentren unterschieden sich lediglich in ihren Motorspindeln mit 18 000 min-1 und 3000 min-1. Damit lassen sich die überwiegend aus Spezialstählen bestehenden Instrumente und Implantate mit leistungsfähigen Zerspanwerkzeugen adäquat bearbeiten, aber auch Aluminiumteile, wie sie für Sterilcontainer gebraucht werden. Bei der Handhabung ist das System ebenfalls flexibel: Auch wenn das Werkstück-Handling im Vordergrund steht, ist bei Bedarf der Wechsel zum Paletten-Handling machbar.

Schon kurz nach Inbetriebnahme beobachtete Winfried Kreidler erwünschte Effekte: „Wir konnten die Durchlaufzeiten zum Teil extrem reduzieren, in manchen Fällen von zwei Monaten auf drei Wochen.“ Manchmal werden nachts 50 Sätze eines Produkts hergestellt und am anderen Tag sofort montiert. „Das ist nur möglich, weil wir so gut wie keine Nacharbeit mehr haben und die Teile reproduzierbar und passgenau die Maschinen verlassen.“ Aus seiner Sicht hat er also „die absolut richtige Entscheidung getroffen und mit Hermle den überaus kompetenten Partner gefunden.“ op

Weitere Informationen Über den Werkzeugmaschinenhersteller: www.hermle.de Über Stryker Osteonics in Selzach: www.stryker.ch Über Innovations Medical in Tuttlingen: www.innovations-medical.de