Automatische Fertigungslinie setzt neue Standards bei Produktion schwerer Werkstücke Echter Benchmark für Großmotoren-Fertigung - Automationspraxis

Automatische Fertigungslinie setzt neue Standards bei Produktion schwerer Werkstücke

Echter Benchmark für Großmotoren-Fertigung

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Liebherr Machines Bulle hat die Produktion großer Dieselmotoren komplett automatisiert: Mit den Partnern Liebherr-Verzahntechnik und Burkhardt+Weber ist eine Fertigungslinie entstanden, die neue Standards für schwere Werkstücke setzt.

Als die Liebherr Machines Bulle (LMB) beschloss, mit MAN noch größere Dieselaggregate als bisher zu bauen, stellte sich Klaus Bosch als Produktionsleiter für Diesel- und Gasmotoren die Frage, wie der Produktionsprozess für die Kurbelgehäuse gestaltet werden kann. Geplant waren zwei neue Baureihen (D96 und D98) in Versionen mit 12, 16 und 20 Zylindern.

Da die V20-Version der neuen Motorenreihe D98 auf eine Länge von 2720 Millimeter und ein Gewicht von 2700 Kilogramm kommt, konnten die Werkstücke dafür nicht mit dem vorhandenen Maschinenpark bearbeitet werden. „Wir brauchten eine neue Produktionslinie für diese gewaltigen Dimensionen. Die Wunschliste war dabei recht lang. An oberster Stelle standen Flexibilität und ein möglichst hoher Automatisierungsgrad, der auch einen zeitweise mannlosen Betrieb ermöglicht“, führt Klaus Bosch aus.

Nach seinen Vorstellungen sollte die komplette Vor- und Fertigbearbeitung inklusive Kurbel- und Nockenwellenbohrung, Fräsen, Bohren, Tieflochbohren und prozessintegriertem Messen mit großen Werkzeugvorräten, automatischer Prozessüberwachung, automatischem Werkzeugwechsel im oder vom Hochregalsystem und reduzierten Rüst-, Wege- und Liegezeiten in mannarmer Fertigung kombiniert werden.

„Der passende Maschinenhersteller war recht schnell gefunden“, erklärt Klaus Bosch. „Burkhardt+Weber waren die einzigen, die für alle unsere Problemstellungen Lösungen anbieten konnten und – wenn auch manchmal in einem kleineren Maßstab – bereits umgesetzt hatten. Das schaffte das nötige Vertrauen für eine so große Investition.“

Effizientes Handling und kluge Logistik

Die Bearbeitung alleine ist aber bei tonnenschweren Teilen nur ein Aspekt. Ein effizientes Handling mit kluger Logistik sowie ein möglichst effizienter Prozess sind die beiden anderen Faktoren, die zwingend zum Erfolg notwendig sind. Bosch regte daher an, das Handling voll automatisiert über ein Palettenhandlingsystem von Liebherr ablaufen zu lassen. „In dieser Größenordnung hatten wir das noch nie realisiert“, berichtet Stefan Jehle, Vertriebsleiter der Automationssysteme. Da aber die Idee für ein Palettenhandlingsystem in dieser Größenordnung auch in Kempten bei der hauseigenen Produktionsleitung auf großes Interesse stieß, entwickelte man bei Liebherr das PHS 10000.

Mit vereintem Wissen entstand so in der Schweiz eine neuartige Produktionsanlage für Großdieselmotoren. Nach zwei Jahren intensiver Planung und Projektierung ging die richtungsweisende Fertigungsanlage mit Prüfstand, Logistik, Montage und Steuerung in Betrieb. Heute werden Aufträge vom ERP-System an die Prozesssoftware Soflex übergeben, die die Bearbeitungsreihenfolge koordiniert, Rohteile, Werkstücke und Werkzeuge verwaltet, die NC-Codes an die Maschinen übergibt und die Mitarbeiter an den Rüstplätzen mit den richtigen Informationen, Anleitungen und dem Material versorgt.

Alles in einem PHS integriert

Sämtliche Arbeitsplätze und Maschinen werden durch das Palettenhandlingsystem versorgt, das sowohl Bauteile als auch Rohlinge verwaltet. „Rüstzeiten entfallen und die Produktion wird hochflexibel“, betont Jehle. Das Palettenhandlingsystem verwaltet in der aktuellen Ausbaustufe 25 Spannvorrichtungen und 56 Halbfertig-/Rohteile. Eine Operation am größten Werkstück aus der D98-Reihe benötigt sechs unterschiedliche Vorrichtungen in sieben verschiedenen Aufspannungen. Da manche Aufgaben horizontal und andere vertikal ausgeführt werden müssen, werden Lagerplätze für beide Varianten benötigt, die die bis zu 3,6 Meter langen bzw. hohen Objekte aufbewahren können.

In der ersten Ausbaustufe des Buller Werks produzieren eine MCX 1200 und eine MCX 1400. Beide sind bis auf die Maße identisch und können mit gleichen Werkzeugen arbeiten. Auch in der Bedienung unterscheiden sie sich nicht. „Wir können insgesamt bis zu fünf Maschinen in die Anlage integrieren“, zeigt Projektleiter Sebastien Bussard die Zukunftsperspektiven auf. „Für eine weitere MCX 1200 sind bereits das Fundament und der Rüstplatz vorbereitet.“ Burkhardt+Weber hat im Projekt aber nicht nur die BAZ geliefert, sondern auch die Turnkey-Verantwortung für den Fertigungsprozess übernommen.

Um das Handling des Deckels ins PHS zu integrieren, haben sich die Automationsexperten etwas ganz Besonderes ausgedacht: Wird der Deckel für den Bearbeitungsvorgang benötigt, holt das PHS diesen von einem Ablageplatz im System ab. Dazu wird er nicht wie die Vorrichtungspaletten getragen, sondern an die Transportgabel des Fahrwagens gehängt und dann exakt am Rüstplatz auf der bereitgestellten Vorrichtung positioniert. Stefan Jehle: „Dass unser PHS so präzise arbeitet, macht das überhaupt erst möglich und spart ein weiteres Handlinggerät im System.“

Das zweite Highlight rund um die Maschinen ist das Werkzeugmagazin. Knapp 600 Werkzeugplätze stehen LMB zur Verfügung, teilweise mit Spezialwerkzeugen bestückt. Sie können bis zu 75 Kilogramm wiegen und bis zu 1000 Millimeter lang sein. Im Magazin integriert sind die Bohrer-Bruchkontrolle und das hauptzeitparallele Werkzeugreinigungssystem.

Ebenfalls in die Automation integriert ist eine Waschmaschine zur Reinigung der Kurbelgehäuse vor Montage der Lagerschale und der Motorenmontage. Diese ist zusätzlich auch von außen bestückbar, so dass sie auch Werkstücke aus anderen Fertigungslinien reinigen kann. „Das Fertigungssystem alleine würde die Maschine nicht auslasten und wäre deshalb aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten nur schwierig darstellbar“, erläutert Projektleiter Bussard. „Durch die Zusatzbestückung rentiert sie sich dennoch.“

Liebherr-Verzahntechnik GmbH

www.liebherr.com

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