Innovative Fertigungslösungen, moderne Maschinentechnik sowie eine hochautomatisierte und digitalisierte Produktion, diese Faktoren tragen bei einem Hersteller von Tiefzieh- und Umformteilen für die Fahrzeugindustrie entscheidend zur Wettbewerbsfähigkeit bei. In diese durchgängige Prozesskette muss sich die Bauteilreinigung nicht nur reibungslos einreihen, sondern auch hohe Sauberkeitsspezifikationen erfüllen. Das Unternehmen setzt dafür bedarfsgerecht ausgelegte Spritzreinigungsanlagen von Karl Roll ein.
Um Bauteile für Automotive-OEM und ihre Zulieferer sowie für die Nutzfahrzeug- und Landmaschinenindustrie in Deutschland wettbewerbsfähig zu produzieren, braucht es Ideen und Innovationsfreudigkeit. Über beides verfügt die Fischer & Kaufmann GmbH & Co. KG (FIUKA) seit ihrer Gründung 1938 im sauerländischen Finnentrop. Wurden damals hauptsächlich Werkzeuge hergestellt, sind es heute hochpräzise und gewichtsoptimierte Tiefzieh- und Umformteile für die Airbag-, Antriebs-, Getriebe-, Fahrwerks- und Abgastechnik sowie die Elektromobilität. Das Familienunternehmen hat sich so als Systempartner der Fahrzeugindustrie etabliert, dessen Tätigkeitsbereich sich von der Konstruktion und Simulation der Bauteile über den Prototypenbau bis zur großvolumigen Serienproduktion inklusive einer 100-Prozent-Vermessung produktrelevanter Merkmale und Baugruppenfertigung erstreckt. Die Produktion der Komponenten erfolgt in automatisierten und digitalisierten Fertigungslinien, wobei unterschiedliche Technologien wie Stanzen, Tiefziehen, Rollieren und Drückwalzen, eine eigene Zerspanung sowie verschiedene Schweißverfahren eingesetzt werden. In die Fertigungslinien sind darüber hinaus die Anlagen für die Bauteilreinigung integriert, die mit Robotern be- und entladen werden.
© Fischer & Kaufmann
Höhere Sauberkeitsspezifikationen erfordern optimierte Reinigung
Die Kapazitätserhöhung bei einem Getriebeteil, bei dem gleichzeitig höhere Sauberkeitsspezifikationen zu erfüllen waren, machten vor rund fünf Jahren die Investition in ein zweites Reinigungssystem für diese Anwendung erforderlich. „Da es mit der vorhandenen Anlage immer wieder Probleme gab, wollten wir wechseln. Einer unserer Maschinenlieferanten machte uns auf Karl Roll aufmerksam. Wir haben dann bei diesem und zwei weiteren Anlagenbauern Reinigungsversuche durchgeführt. Roll lieferte das beste Reinigungsergebnis, ein vernünftiges Preis-Leistungs-Verhältnis und auch die Größe der Anlage war optimal für die Integration in unsere Fertigungslinie angepasst“, berichtet Tobias Heutger, technischer Geschäftsführer bei Fiuka. Für diese Anwendung wird zwischenzeitlich eine weitere Reinigungsanlage von Roll eingesetzt. Auch hier hat sich der Anlagenbauer aus Mühlacker gegen mehrere Wettbewerber durchgesetzt.
Lamellenträger anforderungsgerecht und schnell reinigen
Die nächste Investition in eine Reinigungsanlage wurde für eine Fertigungslinie erforderlich, in der Lamellenträger produziert werden. Hergestellt wird die Komponente aus einem Schmiederohling aus vergütetem Stahl. Es erfolgt zunächst eine spanende Bearbeitung, dem sich ein Drückwalz-Prozess anschließt. Mit dieser Technologie lassen sich verschiedene Wanddickenverläufe, Innenkonturen und präzise Verzahnungen einbringen. Dies ermöglicht, die Lamellenträger statt wie üblich aus zwei Teilen kostensparend einteilig herzustellen. Danach werden definierte Bauteilbereiche selektiv lasergehärtet, der komplette Lamellenträger auf das genaue Maß fertig gedreht, vermessen, lasergeschnitten und ECM-entgratet. Aus jedem dieser Prozesse bleiben Rückstände auf dem Bauteil zurück. „Die Sauberkeitsanforderung von kein Partikel größer 900 Mikrometer und weniger als ein Milligramm Partikel pro Bauteil bei der Reinigung stabil zu erfüllen, ist nicht einfach. Wir haben beim ECM-Entgraten zwar Filter integriert, trotzdem finden sich sehr viele kleine Partikel auf den Oberflächen und in Bohrungen der Teile, die sehr gut haften“, erklärt Tobias Heutger. Hinzu kommt, dass die Reinigung schnell und prozesssicher erfolgen muss, da 400.000 Lamellenträger pro Jahr zu fertigen sind. „Da Roll unsere Anforderungen bisher sehr gut erfüllt hat und wir bei der Reinigungsanlage für die Lamellenträger keine Experimente eingehen wollten, haben wir sie direkt beauftragt“, begründet der Geschäftsführer die Entscheidung ohne Auswahlverfahren.
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Einzelteilreinigung im Fertigungstakt
Die von Roll für diese Anwendung konzipierte Durchlauf-Spritzreinigungsanlage ist für die parallele Reinigung von zwei Lamellenträgern ausgelegt und direkt nach dem ECM-Entgraten in die Linie integriert. Die Taktzeit liegt bei 60 Sekunden. Der Roboter entnimmt nacheinander zwei Teile, taucht sie kurz in ein Ultraschallbecken, um grobe Verunreinigungen und den Elektrolyten aus dem Entgratprozess zu entfernen, und positioniert sie auf teilespezifischen Werkstückträgern auf dem Transportsystem der Reinigungsanlage. Die richtige Position wird mittels Lichtschranke und mechanischer Kollisionsprüfung kontrolliert. In der ersten Station erfolgt die Reinigung mit einem auf Wasser basierenden, schwach alkalischen Reiniger. Um die hohen Sauberkeitsanforderungen zu erfüllen, werden die Teile mit einem Volumenstrom bis250 l/min und einem Druck bis 3,5 bar durch Vollkegel- und Flachstrahldüsen beaufschlagt. Um die Verschleppung von Reinigungsmedium in den ersten Spülprozess zu minimieren, ist für jede Spur eine Abblaseinrichtung integriert. In den insgesamt drei Spülstationen wird mit einem Druck bis 1,8 bar und einem Volumenstrom von maximal 180 l/min gearbeitet. Nach dem letzten Spülschritt reduzieren Abblaseinheiten die Wassermenge. Dies trägt ebenso wie die erhöhte Trocknerleistung dazu bei, dass die Lamellenträger in der Taktzeit von 60 Sekunden vollständig trocken aus der Anlage kommen.
Sowohl die Reinigung als auch die Spülschritte erfolgen mit VE-Wasser, für dessen Aufbereitung ein Mischbett-Ionentauscher integriert ist.
Wirtschaftlicher Betrieb durch Verdampfer
Eine effektive Aufbereitung der Reinigungs- und Spülmedien spielte hier unter zwei Aspekten eine wichtige Rolle. Muss die Anlage für einen Badwechsel abgeschaltet werden, wirkt sich dies auf die komplette Fertigungslinie aus. Andererseits sorgen lange Badstandzeiten für einen ressourcenschonenden Betrieb. Deshalb wurde neben umschaltbaren Doppelfilteranlagen für die Medien aus dem Reinigungs- und ersten Spülbad ein Verdampfer integriert. Die Flüssigkeiten aus den Spülbädern werden darin kontinuierlich aufbereitet und das Reinigungsmedium in festgelegten Zyklen. Mit dem aufbereiteten Wasser wird die gesamte Anlage nachgespeist. Der hohe Rückgewinnungsgrad von rund 90 Prozent ermöglicht Einsparungen von zirka 12.000 Euro jährlich im Vergleich zu einer Anlage ohne Verdampfer.
Nächste Anlagen schon in Planung
Die nächsten Projekte aus dem Bereich der Elektromobilität laufen bei Fiuka bereits. Am Unternehmenssitz in Finnentrop entsteht dafür eine neue Halle mit rund 1.500 Quadratmetern Produktionsfläche, in der Linien für die Fertigung von Planetenradträgern, Kolben und Kolbenführungen aufgebaut werden. Zur Ausstattung zählen hier auch wieder Reinigungsanlagen von Roll. Die erste wird im November 2023 ausgeliefert.
Web:
www.karl-roll.de