Leybold Köln, Herstellung von Vakuumpumpen, setzt bei der Fertigung von komplexen Teilen auf die Komplettbearbeitung auf WFL-Maschinen.
Wer heute Erfolg haben will, der muss seinen Kunden einen handfesten Vorteil bieten. Beispiel: Die Firma Leybold Vakuum in Köln. Das traditionsreiche Unternehmen ist auf die Herstellung von Vakuumpumpen spezialisiert, wobei Leybold Wert auf die Integration mehrerer Funktionen im Einbauteil legt. Für den Kunden bringt dies Vorteile, für die eigene Fertigung jedoch Probleme, denn die Komplexität der einzelnen Bauteile nimmt zu. Nur logisch, dass man sich schon seit geraumer Zeit der Komplettbearbeitung verschrieben hat. Auch hierbei setzt man konsequent auf die Qualität und technisches Know-how in der Technologie des Maschinenlieferanten WFL Millturn Technologies.
Wohl kaum ein zweites Unternehmen weltweit beschäftigt sich seit so langer Zeit und mit vergleichbarer Intensität mit dem sprichwörtlichen Nichts wie die Firma Leybold Vakuum. Seit der Firmengründung stellt man molekulare Luftpumpen her. Das ist bis heute so geblieben, auch wenn die Unternehmensgeschichte seitdem von vielen Fusionen, Übernahmen und Verkäufen geprägt ist. Die Marke Leybold steht seit 2003 mit 1.400 Mitarbeitern für einen Umsatz von 250 Mio. Euro. In Köln werden trockene und ölgedichtete Vorvakuumpumpen, Wälzkolbenpumpen, Pumpsysteme, Turbo-Molekularpumpen und Kryopumpen gefertigt. Eingesetzt werden diese Produkte heute in der Automobilindustrie, Nahrungsmittel-Verpackung, Chip-Herstellung, Dünnschichttechnologie und in der Medizintechnik sowie der pharmazeutischen Industrie.
Ein Vorteil der Leybold-Produkte, so Herr Wolter, verantwortlich für die Investitionsplanungen im Kölner Werk, ist unter anderem eine hohe Leistungsdichte, was heißt, dass innerhalb sehr kompakter Abmessungen ein Maximum an Leistung abgerufen werden kann. Die Bauteile sind zum einen sehr komplex von der Geometrie her, zum anderen werden höchste Genauigkeiten verlangt, vor allem bei der Form- und Lagetoleranz. Wir können so in den einzelnen Bauteilen deutlich mehr Funktionen zusammenfassen. Und weiter: Ein Pluspunkt, der sich so realisieren lässt, ist, dass vieles von dem, was früher über einen hohen Montageaufwand realisiert wurde, heute direkt in das Fertigungsteil integriert werden kann. Das hat zudem auch positive Auswirkungen auf die Disposition und anderen vorgelagerten Aufgabenfelder.
Diese weitergehende Integration begann 1994. Parallel zu dem Neuentwurf einer Drehschieberpumpe machte man sich auf der Suche nach einem Fertigungsmittel, das die hohen Anforderungen erfüllen kann. Herr Wolter erinnerte sich: Als man bei uns daranging, die einzelnen Baugruppen aus möglichst vielen Einzelteilen aufzubauen, mussten wir die daraus entstandenen komplexen Kernteile teilweise in bis zu sechs Aufspannungen auf vier verschiedenen Maschinen produzieren. Ein Zustand, der sowohl aus Qualitäts- als auch aus Kostengründen so schnell wie möglich geändert werden muss. Im Zuge der Bemühungen sind wir dann auf die Millturn M35 mit Gegenspindel gestoßen. Mit dieser WFL-Maschine konnten wir auch die sehr komplizierten Teile auf einer Maschine in einer Aufspannung herstellen. Wir hatten damit auch das Risiko minimiert, dass es aufgrund der vielen Aufspannungen und Umspanntätigkeiten zu Ungenauigkeiten oder Aufspannfehlern kommt. Die Durchlaufzeiten wurden damit mit einem Schlag auf einen Bruchteil der damaligen Größe minimiert. Doch damit nicht genug. Die Fertigungskosten reduzieren bei etlichen Kernkomponenten auf knapp die Hälfte. Gefertigt wird in Losen von 10-100 Teilen. Eine Größe, bei der alle Werkzeuge voreingestellt im Magazin zur Verfügung stehen. Da normalerweise die Spannmittel aufgerüstet werden und lediglich andere Spannbacken eingebracht werden müssen, kann heute von einer Größe auf eine andere in weniger als einer halben Stunde umgerüstet werden. Damit spielen die Fertigungslose nunmehr eine untergeordnete Rolle, soll heißen, der Umrüstaufwand ist nicht mehr so hoch, dass wir möglichst große Lose fertigen und dann Teile auf Lager legen müssen. Wichtigstes Kriterium aber ist die Genauigkeit der Teile, die durch die Komplettbearbeitung deutlich leichter sicherzustellen ist als früher. Natürlich standen damals neben der M35 von WFL noch andere Maschinen zur Auswahl. Aber, so Herr Wolter, uns hat neben der höheren Zahl der verfügbaren Werkzeuge vor allem die höhere Antriebsleistung an der B-Achse überzeugt. Daneben haben wir bei der Einführung dieser für uns neuen Technologie aus dem Hause WFL sehr viel Unterstützung erfahren. Die Leistungsabgabe an der Frässpindel betrug damals wie heute 15 kW. Ein Wert, der heute niemanden mehr vom Hocker haut, aber schon vor zehn Jahren mit dem anliegenden Drehmoment von 190 Nm im Winkeltrieb als Spitzenwert zu sehen ist.
Durch die positive Erfahrung mutig geworden, untersuchte man bei Leybold, bei welchen Teilen fortan vermehrt auf Komplettbearbeitung gesetzt werden sollte. Herr Wolter teilte mit, bei uns ging es quasi Schlag auf Schlag. Wir hatten einen Bedarf bei der Herstellung der Basisflansche und bei Gehäusebearbeitung, überall dort, wo bei Drehteilen nachfolgend größere Fräsbearbeitungen nötig waren.
Sehr schnell wurde dann 1996 die zweite WFL M30 installiert. Als bei anderen Pumpentypen dank hoher Nachfrage die Stückzahl stark anstieg, war klar, welche Maschine die besten Karten hatte. Herr Wolter: Eigentlich stellte sich die Frage, welche Maschine gekauft werden sollte, überhaupt nicht, weil wir alle benötigten spezifischen Programme und Werkzeuge schon im Haus hatten, und die Konfiguration einfach duplizieren konnten. Damit war dann bereits die dritte M30 im Hause.
Im Jahr 2001 kam die M60 für große Bauteile, große Rotoren und für große Gehäuseteile. Herr Wolter: Für die Teile, die wir darauf fertigen, ist die Maschine im Prinzip zu groß. Aber wir konnten damals eine Vorführmaschine von WFL ohne größere Lieferzeiten erstehen. Und dies war nötig, weil wir von der Nachfrage etwas überrascht wurden. Eine M30 wäre von den Abmessungen des Teilespektrums kaum mehr möglich gewesen. So war es nur logisch, dass wir in Richtung einer größeren WFL dachten. Allerdings gab es damals zwischen der M30 und der M60 eine Lücke. Hierauf Herr Wieland, regionaler WFL-Verkaufsleiter: Unsere M-Baureihe hatte in der Tat zwischen M60 und M30 eine Lücke, die erst mit unserer M40 geschlossen werden konnte.
Die erweiterten Fertigungsmöglichkeiten haben inzwischen längst Eingang in die Überlegungen der Konstrukteure gefunden. Herr Wolter: Dies führt dazu, dass die Konstrukteure mit mehr Freiheiten und mehr Fantasie an die Neuteile herangehen. Sie wissen um die Möglichkeiten in unserer Fertigung bestens Bescheid und nutzen dies. Und dies führt letzten Endes dazu, dass sich durch die kleineren Baugrößen bei größerer Leistung Wettbewerbsvorteile bei Leybold realisieren lassen. Zur M40, die auf der METAV 2002 präsentiert wurde und damals als jüngster Spross der Familie galt, kamen weitere Programme hinzu. Neben sehr hoher Leistungs- und Drehmomentswerten der Spindelantriebe sorgten dabei große Vorschubkräfte vor allem bei Achsen für bestehende Dynamik und höchste Produktivität. Reinhold Wieland zu den prinzipiellen Vorteilen der M40: Die effiziente Komplettbearbeitung komplexer Futter- und Wellenteilen bis 520 mm Durchmesser wird durch diese Neuentwicklung in höchstem Maße Realität. Und er erläuterte die prinzipiellen Pluspunkte der Millturn M40. Mit 20 kW und wahlweise 250 Nm bei 6.000 Umdrehungen oder 165 Nm bei 9.000 Umdrehungen sorgte der Fräskopf für ein hohes Zerspanvolumen in der Stahl- wie auch in der Leichtmetallbearbeitung. Zum Drehen stehen Antriebe mit 33 oder 54 kW zur Wahl.
Die Vielzahl der zu beherrschenden Technologien stellt höchste Anforderungen an das Antriebskonzept und an die Stabilität der Maschine. Um das volle Potenzial der Werkzeuge nutzen zu können, müssen neben der entsprechenden Leistung und Drehzahl auch hohe Antriebsmomente und Vorschubkräfte zur Verfügung stehen. Die Konstruktion wurde so ausgelegt, dass die Fräseinheit durch einen Umbausatz auf einfache Weise auf die jeweils andere Variante umgerüstet werden kann. Herr Wieland weiter: Die Antriebsvariante mit 54 kW ist mit einer externen hydraulisch einschwenkbaren C-Achse mit Präzisionsgetriebe ausgestattet. Das massive Schrägbett mit Drei-Kastenverrippung sowie die ausschließliche Verwendung großzügig dimensionierter Linearführung mit breiten Führungsabständen sorgen dabei für perfekte Stabilität und exzellente Dämpfungseigenschaften. Mit bis zu 100 Werkzeugplätzen im verschleiß- und wartungsfreien Scheibenmagazin verfügt die M40 über ausreichenden Vorrat. Doch nicht nur die Anzahl ist entscheidend, sondern auch die Abmessung: Selbst 500 mm Länge und 160 mm Durchmesser und bis zu 15 kg Gewicht sind kein Problem. Als Werkzeugsystem stehen HSK63 oder Capto C6 preisneutral zur Auswahl. Zur bestmöglichen Benutzerfreundlichkeit ist das Werkzeugmagazin an der Vorderseite zugänglich und während der Bearbeitung rüstbar. Besonders elegant und zeitsparend kann dies auch über ein Chip-Schreib-Lesesystem oder per LAN-Anschaltung erfolgen. Um Verfahrbewegung und somit unerwünschte Nebenzeiten beim Werkzeugwechsel zu minimieren, ist die Werkzeugwechselposition über den gesamten Z-Weg frei programmierbar. Die bei den meisten Varianten unvermeidlich, aber umständliche Verfahrbewegung hin zu einem fix definierten Wechselpunkt entfallen völlig. Und sogar während Eilgangbewegung der Z-Achse, wie zum Beispiel beim Anfahren der nächsten Bearbeitungsposition, kann gewechselt werden.
Bei Leybold ist man absolut sicher, auf die richtige Maschine gesetzt zu haben. Unsere Kernkompetenz in der Produktion ist die Herstellung anspruchsvoller Teilefamilien. Der Eigenfertigungsanteil liegt bei ca. 50 %. Der eigentliche Wettbewerbsvorteil dabei ist aber auch schon die angesprochene überlegene Leistungsdichte – und die hat viel mit der Maschine made by WFL zu tun.
Soweit der vor zehn Jahren veröffentlichte Anwenderbericht in NC-Fertigung 5/03. Heute hat die Firma Leybold weitere M40G-Maschinen im Einsatz und überlegt für die vorhandenen M30- und M60-Maschinen die Ersatzbeschaffungen und den Gebrauchtmaschinenverkauf.
WFL hat den Baukasten weiterentwickelt und bietet mit der M80-G, die auf der EMO 2013 im Septemberg in Hannover gezeigt wird, einem Durchmesserbereich bis 1.000 mm und einen Übergabedurchmesser auf die Gegenspindel von knapp 700 mm bei Einsatz eines Werkzeugrevolvers auf dem unteren Schlittensystem.
Nähere Informationen auf der EMO oder sprechen Sie uns an.
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