#gratfrei – Gratfreie Alu-Strangpressprofile für den Bau von Verpackungsmaschinen

Somic Packaging mit Hauptsitz in Amerang ist führender Anbieter für Shelf-Ready Verpackungsmaschinen und Linientechnologie für komplette End-of-Line Automatisierungs-lösungen. Das 1974 gegründete Familienunternehmen expandierte rasch und erschloss weitere Niederlassungen und Vertretungen, unter anderem in den USA und Thailand. Der Produktionsstandort im oberbayerischen Haag wurde 2019 von einem Lohnfertiger übernommen, um den eigenen Qualitätsansprüchen gerecht zu werden und die Fertigungstiefe zu erhöhen. So konnte Somic nicht nur den Anteil der Eigenfertigung auf knapp 70 % steigern, sondern sich auch reichlich Know-how in den Bereichen Drehen und Fräsen aneignen.

Hoher Automations-Anteil als Wettbewerbsvorteil

Im Gegensatz zu vielen anderen Unternehmen, die auf schlanke Strukturen und einen hohen Zukaufanteil setzen, um Kosten einzusparen, schlägt Somic hier einen anderen Weg ein. Durch die hohe Fertigungstiefe können hochspezialisierte Verpackungsmaschinen entwickelt werden, die in Sachen Variabilität und Flexibilität seinesgleichen suchen. Auch deshalb ist Somic in diesen Bereichen heute marktführend. Die Schlussfolgerung daraus ist aber auch, die eigenen Fertigungsprozesse ständig zu optimieren, indem man möglichst viel automatisiert.

Für das Ziel der Automatisierung spielt dabei nicht nur die höhere Fertigungsgeschwindigkeit eine Rolle, sondern auch die damit einhergehende Qualitätssteigerung. Denn automatisiert können Fertigungsschritte in immer gleichbleibender Güte ohne Qualitätsschwankungen ausgeführt werden. Zeitaufwendige Nacharbeiten, die sonst meist manuell ausgeführt werden müssten, können dadurch entfallen.

Das Thema Entgraten wird dabei oft vernachlässigt und in nachgelagerten Prozessen ausgeführt, die dann häufig wieder mit manuellen Tätigkeiten verknüpft sind. Die bei Somic für den Bau der eigenen Maschinen eingesetzten Strangpressprofile aus Aluminium, die in der Vorbearbeitung durch eine Matrize gepresst ihre Form erhalten, werden schließlich auf Länge gesägt und die Flächen der Stirnseiten im Anschluss mit einem Fräser besäumt. Die fertigen Profile bilden je nach Ausführung den Grundrahmen der Verpackungsmaschine Maschine oder werden sowohl als reine Verstrebung oder mit Linearführungen und Riementrieb bestückt als Linearantrieb eingesetzt. Dem weichen Legierungstyp geschuldet, entstehen bei dieser Operation teilweise große Grataufwürfe, die bisher manuell entfernt werden mussten. Die vielen Verstrebungen des Profils machten das ganze Unterfangen nicht einfacher, sodass während der CNC-Komplettbearbeitung eines Bauteils ein Mitarbeiter damit beschäftigt war, das vorher gefertigte Bauteil innerhalb der Taktzeit komplett von Hand zu entgraten.

Das ibex-Entgratsystem ersetzt die komplette manuelle Entgrattätigkeit eines Mitarbeiters, welcher nun an weiteren Maschinen eingesetzt werden kann.

Firmeninterne Versuche, diesen Prozess zu automatisieren und die einzelnen Verstrebungen an den Stirnseiten in der CNC-Maschine programmiert abzufahren und zu entgraten, schlugen fehl, da für diesen Prozess teilweise zu hohe Maßschwankungen der Bauteile vorlagen. Es folgte schließlich die Kontaktaufnahme zum technischen Außendienst Waldemar Freund des Entgratspezialisten KEMPF, der für diese Aufgabe ein prädestiniertes Werkzeugsystem in Petto hatte. Das ibex Entgratsystem, bestehend aus Ausgleichshalter und speziell geschliffenen Entgratfräsern, ist genau dann die bessere Lösung, wenn Maßschwankungen den Einsatz von CNC-programmierten, konturgebundenen Werkzeugen unmöglich machen. Bei undefinierten Konturen und Kanten, also z.B. bei Guss- oder umgeformten Bauteilen, kann der ibex Ausgleichshalter bis zu 10 mm in Zug und Druck ausgleichen, sodass Maßschwankungen einfach „geschluckt“ werden. In drei Druckstufen (soft, medium und hard) erhältlich, lassen sich somit auch härtere Materialien prozesssicher bearbeiten. Beim ibex-Typ „Flex“, der bei Somic zum Einsatz kommt, lassen sich diese Druckstufen sogar direkt am Werkzeug einstellen, sodass mit einem Werkzeug eine große Bandbreite an Materialien bearbeitet werden kann. Durch die Fähigkeit, Maßschwankungen am Bauteil auszugleichen, ist kein konturgenaues Programmieren notwendig und das Risiko eines Werkzeugbruchs wird dadurch im Grunde eliminiert. Bereits nach den ersten automatisierten Entgratversuchen mit dem ibex Entgratsystem war klar, dass zukünftig auf das manuelle Entgraten verzichtet werden kann.

Nach der Implementierung des Werkzeugsystems in die maschinelle Bearbeitung der Strangpressprofile, werden diese seither in einer Taktzeit von ca. 30 Minuten komplett gefertigt und entgratet. Der nachgelagerte manuelle Entgratprozess entfällt. So spart sich Somic etwa 90 % der bisher notwendigen manuellen Tätigkeiten ein und der Maschinenbediener kann in dieser Zeit anderweitig eingesetzt werden.

Bessere Qualität und geringeres Verletzungsrisiko durch maschinelles Entgraten

Zum zeitlichen Vorteil kommt hinzu, dass die Replizierbarkeit der Entgratergebnisse zunimmt und die Entgratung prozesssicher abläuft. Die speziell geschliffenen ibex-Fräser mit der eigens dafür entwickelten Cross-Cut Geometrie tragen zu einer langen Standzeit und zu weniger Werkzeugwechsel bei. Bei Somic werden die Fräser nach etwa 1.200 Minuten Einsatzzeit getauscht. Da die Aluprofile unterschiedliche Einsatzzwecke erfüllen und in den Verpackungsmaschinen teilweise mit Druckluft beaufschlagt werden, darf sich darin absolut kein Grat lösen. Auch das Verletzungsrisiko bei der Endmontage wird durch saubere und gratfreie Kanten erheblich reduziert, was zusätzlich zu weniger Personalausfall führt.

Was bisher lediglich in einer Maschine zum Einsatz kommt, soll mit weiteren ibex-Entgratsystemen auf weitere Bearbeitungszentren ausgebaut werden, sodass Somic zukünftig in der Lage sein wird, eine Vielzahl von unterschiedlichen Alu-Profilen komplett maschinell zu entgraten. Zudem sollen auch Gussteile mit dem Entgratsystem aus dem Hause KEMPF #gratfrei direkt von der Maschine gefertigt werden, was weiteres Optimierungspotential auch in anderen Bereichen mit sich bringt.

Prädestiniert für das Entgraten von Profilen

Mit dem Einsatz des ibex-Entgratsystems ergeben sich nicht nur Prozessoptimierungen für die Anwendungen bei Somic Packaging. Da diese Art von Aluminiumprofilen in vielen unterschiedlichen Varianten auch in anderen Firmen zum Einsatz kommen und meist auch als angeliefertes Rohteil weiterverarbeitet werden, sind die „Probleme“ bei der Bearbeitung immer die gleichen. Durch den Herstellungsprozess bedingt (eine weiche Aluminiumlegierung wird als Rundbarren auf etwa 500°C erwärmt und mit einem Stempel durch eine formgebende Matrize gepresst) ergeben sich nach dem Abkühlen meist Maßschwankungen, die selbst nach Norm zu groß wären, um unbearbeitete Flächen bzw. Kanten z.B. punktgenau maschinell anzufasen. Selbst nach dem definierten Ablängen bleiben beispielsweise Schwankungen in der Materialdicke bestehen, sodass auch ein NC-Entgraten der Stirnseiten mit Standardwerkzeugen nicht ohne weiteres möglich ist. Fast immer weichen die Endmaße vom CAD-Modell ab, was im schlimmsten Falle zum Werkzeugbruch führen kann. Mit dem ibex Entgratsystem ist ein punktgenaues Abfahren der Konturen nicht notwendig, Maßschwankungen werden prozesssicher ausgeglichen und eine gleichmäßige Fase bzw. Entgratung kann auch unter diesen Umständen maschinell ausgeführt werden.