Wer das Werk von Fraefel im Schweizer Lütigsburg Station betritt, sieht Unikatfertigung im Automatikbetrieb. Dort verarbeiten zwei fh 4-Plattensägen, eine davon mit Robot.work-Ausstattung, sowie ein vs 16-Flächenlager von IMA Schelling verschiedenste Bauteile, Platte für Platte.Automatisierung beweist sich hier im dauerhaften Einsatz. „Von einem solchen Ansatz erwarten unsere Kunden Zuverlässigkeit“, sagt Jan Frederik Bode, Produktmanager Automation bei IMA Schelling. „Nur wenn die Anlage läuft, macht sie sich bezahlt.“ Für Fraefel rechnet sich das Projekt: Der Badmöbelhersteller erzielt hohe Produktivität auf engstem Raum.
Lagerfläche: Wenig Platz nutzen
Für den Einbau passte IMA Schelling das System an das Werk an. Die Herausforderung war zweifach: Auf wenig Platz musste die Rohmateriallagerung größtmöglich ausgelegt sein und die Produktion flexibel bleiben. „Hinter der Entscheidung steckten mehrere Gründe, aber ein wesentlicher war der knappe Platz in unserer Halle“, erinnert sich Daniel Truniger, Projektverantwortlicher bei Fraefel. „Die Quadratmeter im Verhältnis zur Plattenanzahl auszunutzen, war ein wichtiges Kriterium. Das Konzept von IMA Schelling holt das Maximum an Lagerplätzen aus der Fläche heraus.“ Die Rohmaterialkapazitäten reizen die dichte Produktionsfläche mit 25 bis 30 Plätzen voll aus. Zugleich sichert die Säge-Roboter-Kombination die Flexibilität, um die Ziele in der Fertigung zu erreichen. Der Einbau beweist: Moderne Automatisierung erfordert keine großen Hallen, sondern passt sich an die Bedingungen des Standorts an.
Nur Kundenaufträge, keine Lagerung
Die IMA-Schelling-Anlage bietet hohe Flexibilität im Unikat-Umfeld. Deshalb entschied sich das Fraefel-Projektteam für die Plattenaufteilsäge fh 4. „Da der Roboter im Einzelzuschnitt arbeitet, wäre eine größere Baureihe überflüssig“, stellt Truniger klar. „Sie könnte nur höhere Plattenstapel im Paket schneiden. Das widerspricht aber unserer Philosophie einer Kundenauftragsfertigung ohne Lagerproduktion.“ Die Anlage übernimmt automatisch Zuführung, Ausrichtung, Drehung, Entnahme und Stapelung der Werkstücke. Auch kleine Formate fasst sie automatisch zu Doppelbauteilen zusammen und stapelt sie gemeinsam ab. Das verhindert Taktzeitverluste bei filigranen Zuschnitten und bereitet die Teile für die manuelle Auftrennung vor.
Mit weniger Umgreifzyklen Zeit sparen
Ein 4-Achs-Roboter hält das Produktionstempo. Statt Werkstücke zwischenzuparken, führt der Vakuumgreifer sie auf kurzem Weg und ohne Zwischenstopp von der Schnittlinie zur Zielpalette. „Durch minimierte Umgreifzyklen holen wir bei vielen Schnittplänen einen Zeitvorteil heraus“, betont Bode. „Ein wesentlicher Aspekt ist zudem die hohe Packungsdichte beim Abstapeln: Die Lagen sind kompakt und dadurch stabil. So können wir die Kapazität einer Palette bestmöglich ausnutzen.“ Robot.work stapelt die Platten automatisch und schwellenfrei auf den Paletten, was klassische Hubtische überflüssig macht. „Diese Hubtische kosten einerseits Geld, und andererseits müssen sie im Boden versenkt werden, stehen aber trotzdem über“, hebt er hervor. Die Europaletten stellt der Bediener per Hubwagen auf drei Stellplätzen bereit.
Software wie aus dem Computerspiel
Den Ablauf lenkt eine digitale Steuerung. In der Arbeitsvorbereitung verringert die Schnittplansoftware HPO von IMA Schelling den Verschnitt. Dafür ordnet ein Algorithmus die Bauteile im Stapel an und prüft die Standsicherheit, bevor der erste Schnitt erfolgt. „Dafür nutzen wir eine Physik-Engine – etwas, das man aus Computerspielen kennt. Damit schauen wir, ob der Stapel stabil ist oder nicht“, erklärt Bode. So bleiben die Plattenstapel bis zu einer Höhe von einem Meter standsicher. Da die Zielkoordinaten jedes Unikats berechnet sind, steuert der Roboter die Stapelplätze exakt an. Zudem sichert die Software eine lückenlose Rückverfolgbarkeit. „Die Daten für den Stapel sind stets konsistent, es ist also jederzeit klar, welches Teil auf dem Stapel landet“, sagt Truniger. Jedes Werkstück ist digital registriert, was Rüstzeiten und Suchaufwand reduziert – trotz Losgröße 1.
500 bis 600 Teile in der Schicht
Für Schnittpläne aus Standardbauteilen erreicht die Anlage eine Leistung von rund 800 Fertigformaten pro Schicht. Auch bei der anspruchsvollen Badmöbelfertigung punktet die fh 4: „In unserem Bauteilmix und bei unseren komplexen Schnittplänen kommen wir auf 500 bis 600 Teile pro Schicht“, erklärt Truniger. „Bei uns gibt es keinen Seriencharakter – wir fertigen rein auf Kundenauftrag.“ Das Portfolio reicht dabei von Unterbauten bis zu Spiegelschränken, die Maße von 70×250 Millimetern bis zu Großformaten mit 5.500×2.400 Millimetern. Während der Roboter Standard- und Kleinteile automatisch verarbeitet, schneidet die Säge im manuellen Betrieb maximale Großformate flexibel und materialschonend zu. Beschichtete und kunstharzbelegte Platten mit einer Stärke von zwölf bis 60 Millimeter verarbeitet der Betrieb im Wechsel. Oft entstehen nur drei Teile aus einer Vollformatplatte, bevor das Restformat zurück ins Lager kommt.
Tagsüber manuell, nachts automatisiert
Das Robot.work-System ermöglicht den flexiblen Wechsel zwischen Hand- und Automatikmodus. Für Expressaufträge lässt sich der Roboter stoppen, um die Säge manuell über die Luftkissentische zu nutzen. Darin sieht Truniger den Vorteil: „So kann ein kleinerer Betrieb schnell umstellen. Der Bediener arbeitet zuerst manuell, dann schneidet die Anlage automatisiert in die Nacht hinein.“ Zwar ist die Säge manuell schneller, doch der Roboter gleicht das im Schichtdurchschnitt aus. Denn: Beim manuellen Betrieb ist das Handling zeitaufwändig. „Der Roboter kennt diese Nebenzeiten nicht“, sagt Truniger. „Er arbeitet durch. Zudem sorgt die Automatisierung für Prozesssicherheit und einen gleichbleibenden Materialfluss.“ Nur beim Erreichen der maximalen Stapelhöhe von einem Meter stoppt das System eigenständig – damit der Bediener die fertige Palette sicher und bequem abholen kann.
Abfallentsorgung nach Maßfertigung
Im Zuge des Projekts strukturierte Fraefel auch die Entsorgung des Verschnitts neu. Weil nicht mehr genug Platz für eine integrierte Abfallklappe vorhanden war, kostete der herkömmliche Abtransport Taktzeit. „Das stapelte sich auf“, berichtet Truniger. Daraufhin rüstete IMA Schelling am Ende des Luftkissentischs eine Abfallentsorgung nach. „Zwischen Kistenlösung und Abfallklappe haben wir jetzt ein Mittelding“, beschreibt der Projektverantwortliche die Konstruktion. „Wir haben ein Band und einen Scherautomaten, die den Abfall transportieren und zerkleinern.“ Dieses Konzept entlastet die Mitarbeiter im täglichen Betrieb. Zugleich gewährleistet es einen ununterbrochenen Materialfluss, sodass die Anlage ihre Taktzeiten voll ausschöpfen kann.
Nur noch ein Bediener statt vier
Der Roboter entlastet die Mitarbeiter im Zuschnitt spürbar. Truniger erinnert sich, dass das Team zuvor mit zwei Sägen im Zweischichtbetrieb geschnitten habe – also mit vier Personen. Heute sieht das anders aus: „Wir schneiden mit dem Roboter und mit der Einzelsäge, aber das macht jetzt nur noch ein Mann.“ So verschob sich die Aufgabe der Mitarbeiter vom schweren Heben und Bewegen zum reinen Anlagensteuern. „Die Investition in zwei
fh 4-Sägen, davon eine mit Robot.work, und ein Flächenlager bewegt sich im siebenstelligen Bereich“, sagt der Projektleiter über die Kosten. „Das rechnet sich in fünf bis acht Jahren. Zieht man jedoch den fälligen Ersatz der alten Anlage ab und schaut sich nur die Zusatzinvestition für den Roboter an, im Verhältnis zur Personaleinsparung, erreichen wir einen Return on Investment in drei bis fünf Jahren.“
Optimierung mit 20 Jahren Vertrauen
„Wir richten uns mit diesem Ansatz an größere Handwerksbetriebe und Industriefertiger“, ordnet Bode die Automatisierung strategisch ein. „Bezogen auf die Leistungssteigerung bewegen sich die Kosten in einem Rahmen, der für diese Betriebe wirtschaftlich ist.“ Dass sich die Investition bewährt, bestätigt Fraefel: Nach Inbetriebnahme und Feintuning läuft die Anlage im Schichtbetrieb stabil. „Über die gemeinsame Optimierung sind wir ständig dabei, weitere Teile pro Schicht herauszukitzeln“, sagt Truniger. Seit über 20 Jahren besteht die Geschäftsbeziehung zwischen Fraefel und IMA Schelling, und das Vertrauen zeigt sich für ihn besonders im Service: „Bei einem Problem ruft man beim Hersteller an, dann kommt sogar der Verantwortliche zu uns ins Werk.“ n
