Text Thorsten Kaletsch Fotos Blaser Swisslube
Stabilität ist ein wichtiger Aspekt in sämtlichen Produktionsprozessen – auch in der Zerspanungsindustrie: Stabile Prozesse führen zu konsistenter Produktqualität, verringern den Ausschuss und senken die Kosten. Doch welche Faktoren beeinflussen die Produktionsstabilität? Und wo spielt Stabilität sonst noch eine wichtige Rolle?
Ob Drehen, Fräsen, Bohren oder Schleifen: Unabhängig von der Bearbeitung sind Prozesssicherheit und Produktivität in der Zerspanungsindustrie wichtig. Deshalb spielt die Produktionsstabilität eine zentrale Rolle: Es ist die Fähigkeit, Prozesse mit dem gleichen Werkstoff, den gleichen Anlagen und den gleichen Menschen wiederholt auszuführen und dabei kontinuierlich Ergebnisse innerhalb definierter Toleranzgrenzen zu erreichen (Reproduzierbarkeit). Prozessstabilität ist entscheidend für eine effiziente Fertigung.
Grundvoraussetzung für Produktionsstabilität ist ein professionelles Produktionsmanagement, das eine präzise Planung der Produktion umfasst und dabei die Anlagenverfügbarkeit überprüft und in die Planung einbezieht. Weiter braucht es eine systematische Prozesskontrolle. Diese beinhaltet die Identifikation und die anschliessende Beseitigung von Problemen. Für eine stabile Produktion braucht es standardisierte Arbeitsabläufe und eine regelmässige Maschinenwartung. Wichtig ist zudem eine systematische Analyse von Risiken, welche die Produktionsstabilität gefährden (z. B. Maschinenausfälle, Materialengpässe und andere Unterbrechungen).
Weil alle «Komponenten», die für die Herstellung eines Produktes verwendet werden, einer Streuung unterliegen, sind verlässliche Lieferanten und Partnerunternehmen ebenfalls wichtig. Denn je geringer die Streuung ist, desto stabiler läuft der Prozess – und weniger Störungen und Unterbrechungen bedeuten eine höhere Produktivität.
Digitale Lösungen setzen sich durch
Bei vielen dieser Aspekte kann die Digitalisierung Unterstützung bieten. Sie wird immer mehr zum Standard in der Produktion. Der Begriff «Industrie 4.0» bezeichnet eine Form der Produktion, bei der Daten und Technologien im Mittelpunkt stehen: Maschinen sind mit Sensoren ausgestattet und über das Internet vernetzt. Dadurch lassen sich Prozesse intelligenter steuern, und es kann schneller auf Störungen reagiert werden.
Industry 4.0 can also help when it comes to variance issues. Sensors and an analysis of the measured data can be used to identify variance, and the process can be corrected by adjusting the cutting data, for example.
In the case of predictive maintenance, the software reports when the machine requires maintenance, reducing or preventing failures and downtime in production as a result. This form of preventive maintenance also extends the service life of equipment.
Industry 4.0 generally ensures a greater degree of flexibility: production lines can be adjusted more quickly in the event of fluctuating demand or disruptions in the supply chain. Companies also have a better overview of their consumption, which helps to make production more sustainable and prevent waste.
Titan Gilroy, Gründer und CEO des US-Unternehmens TITANS of CNC weiss, welche Faktoren die Prozessstabilität bei der Zerspanung beeinflussen. Mit seiner Online-Academy bildet er junge Berufsleute aus.
PROZESS- UND PRODUKTIONSSTABILITÄT SIND IN DER ZERSPANUNGSINDUSTRIE GANZ ZENTRAL.
In den eigentlichen Zerspanungsprozessen ist Stabilität von mehreren Faktoren abhängig, die nahtlos ineinandergreifen. Basis ist dabei immer der Werkstoff: Seine Eigenschaften bestimmen, wie er bearbeitet werden kann. Harte Materialien wie gehärteter Stahl oder Titan erfordern spezielle Werkzeuge und Maschinen. Das Werkzeug muss perfekt auf den Werkstoff abgestimmt sein. Das betrifft Eigenschaften wie die Schneidengeometrie, die Materialbeschaffenheit (z. B. Hartmetall, CBN) und die Beschichtung (z. B. PVD). An der Maschine lassen sich viele Parameter wie Geschwindigkeit, Vorschub und Schnitttiefe einstellen, die für den Prozess entscheidend sind. Eine nicht zu unterschätzende Rolle spielt zudem der Kühlschmierstoff (KSS): Er minimiert die Reibung, kühlt Werkzeug und Werkstück und verlängert die Lebensdauer der Schneiden. Er hat grossen Einfluss auf die Stabilität und die Effizienz des Fertigungsprozesses.
Produktionssteigerung dank MMS
Die Industrie 4.0 bietet insbesondere auch Vorteile für die Minimalmengenschmierung (MMS): Sie wird meistens in der Hochvolumenfertigung eingesetzt. Angesichts des engen Prozessfensters für eine optimale Herstellung der oftmals gleichen Teile ist hier der Mehrwert von Sensorik und automatisierter Überwachung gross. Beim MMS-Verfahren entsteht aus einer Öl-Luft-Mischung ein Aerosol, das maschinell eingesprüht wird. Diese Mischung bildet einen Schutzfilm, der die Reibung reduziert und dem Verschleiss des Werkzeugs entgegenwirkt. Höhere Schnittgeschwindigkeiten und Vorschübe gewährleisten hier die «Kühlung». Zudem wird das Schneidwerkzeug durch die Pressluft, die angefeuchteten Oberflächen und die Verdampfung gekühlt. MMS eignet sich ideal für Verfahren wie Hochgeschwindigkeitsschneiden (HSC) oder Hochvorschubschneiden (HFC). Für ein reibungsloses Funktionieren müssen die Prozesse sehr genau auf die jeweilige MMS-Anwendung abgestimmt werden, was in der Industrie 4.0 mit digitalen Prozessketten problemlos möglich ist. Vorteile von MMS sind der geringere Energieverbrauch,die Sauberkeit von Bauteilen und Spänen und die gute Materialverträglichkeit.
Unternehmens- und Standortstabilität
Ein weiterer Aspekt von Stabilität betrifft die Unternehmensführung: Unternehmensstabilität bezeichnet die Fähigkeit eines Unternehmens, konstante Leistungen zu erbringen. Dazu gehören die finanzielle Belastbarkeit und die Fähigkeit, sich externen Veränderungen anzupassen (Innovationskultur) – ohne dabei die Grundwerte zu verlieren. Dies bedingt eine klare strategische Ausrichtung sowie eine Balance zwischen bewährten Prozessen (Stabilität) und der Fähigkeit, sich neuen Gegebenheiten anzupassen (Agilität).
Auch die Besitzstrukturen und der Standort (politische und gesellschaftliche Stabilität sowie Infrastruktur) können Stabilität gewährleisten und einen Wettbewerbsvorteil bedeuten. In der Unternehmensführung ist zudem der Faktor der emotionalen Stabilität nicht zu unterschätzen. Gerade in Krisenzeiten wird oft über eine Anpassung der Strategie und über Einsparungen gesprochen. Die emotionale Stabilität, die für den Umgang mit Herausforderungen entscheidend sein kann, wird dabei häufig vergessen: Es ist die Fähigkeit der Unternehmensführung, in unsicheren Zeiten Klarheit für die Mitarbeitenden und das gesamte Unternehmen zu schaffen und für Zuversicht zu sorgen. Auch dieser «Soft-Faktor» kann eine
Grundlage für wirtschaftlichen Erfolg sein.
Corporate social responsibility
Immer wichtiger wird heute zudem der Aspekt der sozialen Verantwortung (Corporate Social Responsibility, CSR): Damit sind die Auswirkungen der unternehmerischen Tätigkeit auf Gesellschaft und Umwelt gemeint. Corporate Social Responsibility trägt zur langfristigen Stabilität von Unternehmen bei, indem sie das Vertrauen fördert, Risiken minimiert und die Effizienz steigert. Zur sozialen Verantwortung gehören unter anderem die Arbeitsbedingungen (inkl. Gesundheitsschutz), das Umweltengagement, Korruptionsprävention, fairer Wettbewerb und Transparenz. Mit einer konsequenten Umsetzung der international anerkannten CSR-Kriterien leisten Unternehmen einen Beitrag zur nachhaltigen Entwicklung und zur Bewältigung gesellschaftlicher Herausforderungen. Gleichzeitig kann sich soziale Verantwortung langfristig positiv auf die Wettbewerbsfähigkeit auswirken.
Stabilität auf allen Ebenen
Stabilität ist also in allen Bereichen ein wichtiger Faktor, der zu einem Wettbewerbsvorteil werden kann: Das betrifft wirtschaftliche, politische und gesellschaftliche Kriterien am Standort, aber auch die gesamte Unternehmensstabilität mit Finanzen, Strategie, Kundenstamm und Lieferketten. Ganz zentral in der Zerspanungsindustrie sind die Prozess- und die Produktionsstabilität: Sie sind die Grundlage für einen reibungslosen Fertigungsablauf und für Effizienzsteigerungen. Stabile Prozesse verringern Nacharbeiten und Ausschuss und reduzieren Materialverschwendung, was Kostensenkungen ermöglicht. Gleichzeitig
sichern sie die Einhaltung von Lieferterminen. Dank konsistenter Produktqualität steigert Prozessstabilität somit auch die Zuverlässigkeit des Unternehmens.