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Retrofit mit Durchblick

Bei der Herstellung der hochwertigen Sonnenbrillen von Silhouette übernimmt eine modernisierte Mehrspindel-Fertigungsanlage den exakten Zuschnitt der Polycarbonat-Gläser, ein Knickarmroboter sorgt für die präzise Zuführung der Rohlinge - beides SINUMERIK gesteuert.

Silhouette International Schmied AG

Unter der Marke Silhouette werden die leichtesten Brillen der Welt mit einem hohen Anteil an Handarbeit, einer individuellen Designsprache sowie unter Einsatz von besten Materialien und neuesten Technologien in Österreich gefertigt und in rund 100 Länder der Welt exportiert. Bei den eleganten Sonnenbrillen von Silhouette sowie den sportlichen Sonnenbrillen der Marke adidas eyewear sorgt eine spezielle Glaskonstruktion für einen ermüdungsfreien Durchblick. Herbert Flattinger, Leiter der Sondermaschinenentwicklung von Silhouette International, erklärt dazu: „Insbesondere bei schräg zum Auge verlaufenden Gläsern, wie sie häufig bei sportlichen Brillen vorkommen, muss das Auge eine geringfügig auftretende Lichtbrechung ausgleichen. Das strengt auf Dauer an und verursacht mitunter Kopfschmerzen. Wir haben es geschafft, diesen Effekt bei der Glasherstellung auszugleichen.“

Was beim Spritzgießen der Polycarbonat-Gläser als Basis geschaffen wird, muss auch bei der weiteren Verarbeitung berücksichtigt werden. Das bedeutet, dass der äußere Zuschnitt der einzelnen Sonnenschutzgläser in exakt positionierter Lage in mehreren Schritten erfolgen muss. Diese Aufgabe übernehmen in der Silhouette-Fertigung Mehrspindel- Fräsmaschinen der Firma Anger. Bis vor wenigen Jahren wurden die einzelnen Gläser von Hand in die Maschine eingelegt. Durch die Integration eines Portalroboters konnte der Betrieb – zunächst noch unvollständig – automatisiert werden.

Umfangreiches Retrofit

Dank eines umfangreichen Retrofits der gesamten Maschinen-, Roboter- und Steuerungstechnik sind manuelle Eingriffe inzwischen nicht mehr notwendig. Ausschlaggebend für die Runderneuerung im Jahr 2013 waren ursprünglich die altersbedingten Verschleißerscheinungen und damit die steigenden Instandhaltungskosten für die Anlage. Aus heutiger Sicht hat sich die Umgestaltung jedoch auch durch deutliche Vorteile in puncto Produktivität, Zuverlässigkeit und Bedienerfreundlichkeit als sinnvoll erwiesen. „Wir gehen davon aus, dass sich die komplette Investition bereits nach etwa 18 Monaten amortisiert hat“, freuen sich die Verantwortlichen bei Silhouette International.

Da es laut Silhouette am Markt keine für den Gesamtproduktionsprozess geeigneten, vollautomatischen Fertigungsanlagen gibt, die einen durchgängigen Fertigungsablauf erlauben, war bereits 2011 klar, dass das vorhandene Equipment generalüberholt werden muss. Dementsprechend galt es, das Know-how der eigenen Fertigungsmitarbeiter mit dem Wissen externer Partner rund um Antriebs-, Steuerungs- und Robotertechnik zu ergänzen. Nach umfangreichen Untersuchungen und Vergleichstests stand fest, dass Siemens und KUKA die vielfältigen technischen Anforderungen am besten erfüllen. Nach dem Startschuss wurde die gesamte Anlage innerhalb von vier Monaten komplett zerlegt, mechanisch optimiert, mit neuer Antriebs- und Steuerungstechnik ausgestattet und um einen KUKA-Knickarmroboter KR 5 arc ergänzt.

Durchgängigkeit vom Programmieren bis zu Maschine und Roboter

Das Besondere an der neuen Anlage: Sowohl die mehrkanalige Fräsmaschine als auch der 6-achsige Roboter werden zentral über die High-End-CNC SINUMERIK 840D sl gesteuert. Um dies zu ermöglichen, haben die Ingenieure in gemeinsamer intensiver Entwicklung eine durchgängige Lösung geschaffen. Für Silhouette ein wichtiger Aspekt, da die Zerspanungstechniker zwar genau wissen, wie Werkzeugmaschinen zu bedienen sind, ihnen der Umgang mit einem vielachsigen Knickarmroboter hingegen nicht vertraut ist. So konnten Berührungsängste abgebaut werden. Gelungen ist das mit der Softwareschnittstelle Run MyRobot (kurz: RMR), wie Fertigungsmitarbeiter von Silhouette bestätigen: „Da wir den mechanischen KUKA-Arm mit unserem normalen Bedienerpanel steuern können, haben wir mit der gesamten Anlage kein Problem. Ehrlich gesagt, macht es sogar Spaß, gelegentlich Herr über derart komplexe Bewegungen zu sein.“ Diese komplexen Bewegungen werden der Robotersteuerung in Echtzeit an der Kommandoschnittstelle mxAutomation übergeben und dann von dieser in gewohnter KUKA-Präzision ausgeführt. Dabei sorgen die Sicherheitsfunktionen in der Roboteroption SafeOperation dafür, dass der Roboter den vorgesehenen Arbeitsbereich nicht verlässt.

Die NC-Techniker nutzen das Bedienterminal vor allem beim Einrichten der Maschine sowie beim Teachen oder Freifahren des Roboters. Dabei sind sie von dem Touch Panel ebenso begeistert wie von der intuitiven Bedienoberfläche SINUMERIK Operate. Vor allem gefallen ihnen die brillante Auflösung und die schnell auslösenden Tastenfelder des Industriedisplays sowie der PC-typische Aufbau von SINUMERIK Operate. Viele Tasten-Kurzbefehle wie Strg+A für „Alles markieren“ kennen sie von ihren PCs. Nicht zuletzt deshalb fällt den Mitarbeitern die Arbeit mit SINUMERIK leicht, obwohl sie teils viele Jahre mit einer anderen CNC gearbeitet haben.

Die Programme für Fräsmaschine und Roboter werden bei Silhouette grundsätzlich auf eigenen CAD/ CAM-Arbeitsplätzen geschrieben, die mit NX CAM ausgestattet sind. Auch hier wird Durchgängigkeit groß geschrieben. „Wenn unsere Gläser entwickelt sind, stehen die Daten fortan als gemeinsame Basis allen am Prozess beteiligten Abteilungen zur Verfügung. Auch die Bediener unserer Roboter und Fräsmaschinen können damit auf NC-Programme sowie Werkzeugdaten zugreifen“, erläutert der Leiter der Sondermaschinenentwicklung. Nach grafischer Simulation am CAD/CAM-Arbeitsplatz und etwaigen Optimierungen lässt sich das NX-Programm mit einem auf SINUMERIK optimierten Postprozessor direkt in den NC-Code übersetzen und auf die SINUMERIK 840D sl übertragen. Der Techniker in der Fertigung kann dann ohne weitere Verzögerung die Anlage einrichten, bestücken und den Fertigungsprozess starten.

Reibungsloser Fertigungsablauf

Seit Mitte 2013 ist die rundum erneuerte Fertigungsanlage in Betrieb und läuft seither reibungslos in drei Schichten. Damit die Nachtschicht mannlos funktioniert, füllt der Spätschicht-Mitarbeiter die Werkstückspeicher vor Arbeitsende mit den entsprechenden Rohlingen und lädt die relevanten NC-Programme ein. Dann sind sogar diverse Produktwechsel möglich. Der 6-achsige Knickarmroboter nimmt mit seinen Vakuumgreifern die zugeordneten Rohgläser aus den Stapelmagazinen, legt sie in eine Zentrierstation ein, wo sie exakt positioniert und an die Fräsmaschine übergeben werden. Diese fräst und bohrt nun die Konturen der Polycarbonat-Gläser in mehreren Schritten. Dabei ist das Mehrspindelzentrum dank des stabilen Aufbaus und der hochwertigen CNC SINUMERIK 840D sl in der Lage, Toleranzen von ±0,015 mm einzuhalten und Oberflächenqualitäten von einer mittleren Rautiefe Ra = 0,1 μm zu erzielen.

Wesentlichen Anteil an dieser Bearbeitungsqualität hat das Technologiepaket SINUMERIK MDynamics mit der dazugehörigen Bewegungsführung Advanced Surface, wie Thomas Waltschek, Vertriebsberater von Siemens, hervorhebt: „Unsere Entwickler haben beim letzten Softwarestand nochmals die Look-Ahead-Funktion optimiert und einen leistungsstarken Datenkompressor integriert. So erreicht unsere Steuerung stets ein perfektes Verhältnis von Zerspanungsleistung zu Oberflächenqualität und Präzision.“ Am Ende des Bearbeitungsvorgangs kommen erneut Vakuumgreifer zum Einsatz, die die fertiggestellten Sonnengläser in Transportboxen ablegen.

Schneller zum korrekten Glas

„Wir schaffen es mit unserer generalüberholten Anlage, ohne menschliches Eingreifen stets optisch korrekte Gläser herzustellen. Und das rund 20 % schneller als früher. Für uns als Premiumbrillenhersteller sind das schlagkräftige Argumente“, resümiert Herbert Flattinger. Derzeit durchläuft eine zweite Fertigungslinie das gleiche Retrofit mit denselben Partnern. „Und unsere dritte von letztendlich acht Fertigungslinien ist bereits in Planung“, verrät der Leiter der Sondermaschinenentwicklung abschließend.