Grosses CNC-Upgrade-Programm ermöglicht Motorenherstellern, die Lebensdauer wichtiger Fertigungsanlagen zu verlängern

Massgeschneiderte Bausätze und sorgfältige Planung sorgen dafür, dass wichtige Maschinen in weniger als vier Tagen aufgerüstet werden können. Fiat Powertrain führt bei 20 wichtigen Werkzeugmaschinen, die bei der Kurbelwellen- und Zylinderblockproduktion in ihrem Motorenwerk in Campo Largo, Brasilien, verwendet werden, ein Upgrade der CNC-Systeme durch. Das Ziel ist es, die Lebensdauer der Maschinen zu verlängern und künftige Stillstandzeiten zu Wartungszwecken zu minimieren. Für jede Maschine ist ein von NUM eigens konstruierter, massgeschneiderter Bausatz aus einer Hochleistungs-CNC-Einheit sowie Servoantrieben und -motoren erforderlich, um die schnelle Installation zu ermöglichen und für bessere Diagnostik sowie einfacheren Umgang mit Ersatzteilen zu sorgen.

Fiat Powertrain, ein Unternehmen des Fiat-Chrysler-Konzerns, betreibt an strategischen Standorten in aller Welt Produktionsanlagen, darunter vier in Südamerika. Das Werk Campo Largo vor den Toren der brasilianischen Stadt Curitiba ist spezialisiert auf die Herstellung von 1,6-Liter- und 1,8-Liter-„E.torQ“-Flexfuel-Motoren für Mittelklassefahrzeuge, die mit Benzin oder Ethanol betrieben werden können.

Das ursprünglich von Chrysler erbaute und 2008 von Fiat erworbene Werk gehört zu den modernsten in Südamerika und spielt für die Marktführerschaft auf dem brasilianischen Automobilmarkt, die Fiat seit 12 Jahren erfolgreich verteidigt, eine wichtige Rolle. Derzeit werden im Werk Campo Largo etwa 230 000 Motoren pro Jahr produziert.

Im Werk Campo Largo kommen im gesamten Herstellungsbetrieb zahlreiche mehrachsige CNC-Transfermaschinen, Bearbeitungszentren und spezielle Werkzeugmaschinen zum Einsatz. Dazu gehört eine Vielzahl von Cinetic-Landis-Kurbelwellenschleifmaschinen, Heller-Maschinen zum äusseren Fräsen und Schleifen von Kurbelwellen sowie Transfermaschinen der Marke Comau – einem Tochterunternehmen von Fiat – zur Motorblockbearbeitung. Insgesamt verfügen die Kurbelwellen- und Zylinderblock-Fertigungsanlagen im Werk über 20 wichtige CNC-Maschinen, die mit über 120 Zufuhrachsen ausgestattet sind. Jede dieser Maschinen wurde ursprünglich über eine CNC-Einheit der Baureihe NUM 1050 mit NUM MDLU1 Servoantrieben sowie Servomotoren der Baureihe NUM BMH gesteuert.

Als die CNC-Systeme langsam in die Jahre kamen, befürchtete Fiat Powertrain zunehmend längerer Standzeiten. Es bestand die Gefahr, dass die Fehlersuche und Beschaffung von Ersatzteilen sowie die Durchführung allgemeiner Wartungsarbeiten an den Maschinen zu lange dauern und die Produktion beeinträchtigen könnte. Da die Maschinen mechanisch noch einwandfrei in Ordnung waren, traf das Unternehmen 2012 die strategische Entscheidung, die Lebensdauer der Fertigungsstrecken durch eine Aufrüstung aller 20 Maschinen mit modernen CNC-Steuergeräten, Antrieben und Motoren zu verlängern.

Nach Prüfung der Produkte und Dienstleistungen diverser CNC-Hersteller kam Fiat Powertrain zu dem Schluss, dass NUM für die spezifischen Bedürfnisse der Anlage die beste Upgrade-Lösung bot. Dies vor allem deshalb, weil es sich bei NUM auch um den CNC-Erstausrüster der bestehenden Maschinen handelte und dieser eine sehr schnell umsetzbare Lösung mit dem besten Kosten-Nutzen-Verhältnis anbieten konnte. Tarcisio Cruz Filho, Technical Support Manager im Werk Campo Largo, erläutert: „Die Tatsache, dass wir Maschinen aufrüsten, die täglich für die Produktion gebraucht werden, sorgt für sehr anspruchsvolle Bedingungen. Wir brauchten einen CNC-Zulieferer mit der nötigen Erfahrung und den Ressourcen, um uns bei der Konstruktion und Montage der Systeme hier in Brasilien professionell zu unterstützen. Die Systeme an sich mussten zudem über genau dieselbe Funktionalität wie die bestehende CNC-Ausstattung verfügen. Wir sind wirklich beeindruckt vom Engagement, mit dem sich das Managementteam von NUM von der Schweiz aus für das Projekt einsetzt. Ebenso sehr schätzen wir die Qualität der technischen Unterstützung durch die Niederlassung in den USA – einschliesslich der Besuche hier vor Ort. Wenn man bedenkt, dass der Markt für diese CNC-Baureihe in Brasilien nicht gerade gross ist, fühlt man sich da wirklich gut betreut.“

Die Austausch-CNC-Systeme mussten auf eine Weise konstruiert sein, die eine schnelle Durchführung des Upgrades ermöglichte – eine überaus wichtige Voraussetzung, um die Produktionsunterbrechungen so minimal wie möglich zu halten. Im Rahmen von Videokonferenzen stellten die Technikerteams von Fiat Powertrain und NUM schnell fest, dass die Axium-CNC-Plattform von NUM die minimalinvasive Upgrade-Lösung für die Maschinen darstellte, weil sie auf derselben robusten Architektur aufbaut wie die CNC-Geräte der Baureihe 1050 aus der früheren Generation. Auf diese Weise konnten Änderungen an Verkabelung und Software möglichst gering gehalten werden.

Im Rahmen der CNC-Aufrüstung werden die Servoantriebe an allen Maschinen durch Modelle aus der neuesten Produktpalette NUMDrive C von NUM ersetzt, die zu den effizientesten Antrieben mit der höchsten Leistungsdichte auf dem Markt gehören. Dadurch wird die Montage weiter vereinfacht, weil der Bedarf für komplexe Schrankkühlungsvorrichtungen wegfällt.

Im Rahmen des Aufrüstprogramms war es auch erforderlich, die Motoren an allen Zufuhrachsen der Maschinen auszutauschen. Diese waren ursprünglich mit bürstenlosen Servomotoren der Baureihe NUM BMH ausgestattet. Dabei handelt es sich um robuste Konstruktionen mit mittlerer Trägheit, die bei Werkzeugmaschinenherstellern wegen ihrer diversen Stellanwendungen beliebt waren. Sie wurden jedoch mittlerweile von Motoren der Baureihe BPH von NUM abgelöst, die bessere Leistung und mehr Umweltschutz bieten. Die neuen BPH-Motoren verfügen über physisch identische Wellenenden, Zentrierdurchmesser und Vierkantflansche wie die Geräte der vorigen Generation, sodass sich der Austausch ganz einfach gestaltet. Die Ausrichtung der Strom- und Sensoranschlüsse kann bei der Montage an die Konfiguration der Maschine angepasst werden. NUM bietet auch kurze Adapterkabel an, sodass die bestehende Motorverkabelung nicht geändert werden muss – eine weitere wesentliche Zeitersparnis.

Tarcisio Cruz Filho betont, dass die Aufrüstgeschwindigkeit für den Produktionsplan von Fiat Powertrain wesentlich ist. «Wir haben für jede CNC-Maschinen an unseren Kurbelwellen- und Zylinderblock-Fertigungsstrecken höchstens vier Tage Standzeit zugelassen. Die meisten Maschinen an diesen Fertigungsstrecken wurden mittlerweile aufgerüstet und in jedem Fall – selbst bei komplexen Maschinen mit sieben gesteuerten Achsen zuzüglich Spindeln – hat es weniger lang gedauert als geplant. Das sagt viel aus über die Planung und die Konstruktion der CNC-Anlagen aus. Die Diagnostik der Maschinen ist jetzt viel besser und ermöglicht uns wirkungsvollere präventive Wartungsmassnahmen. Unsere Techniker sind mittlerweile auch mit den CNC-Systemen vertraut. Das alles trägt dazu bei, Standzeiten in der Produktion künftig zu verringern. Unser Vorhaben, die Aufrüstung bis zum Jahresende abzuschliessen, verläuft planmässig.»

Die Zusammenarbeit beim Wissenstransfer hat sich als weiterer wichtiger Punkt der Partnerschaft erwiesen. Claudio Rocha, Manufacturing Engineering Director für das Lateinamerika-Geschäft von Fiat Powertrain, erklärt: „Der Informationsaustausch und die Schulung unseres Wartungspersonals durch NUM während der Aufrüstung waren wichtig. Wir schätzen diese offene Herangehensweise und das vom Zulieferer im Rahmen des Programms gezeigte Engagement.“

Steven Schilling, Geschäftsführer der NUM Corporation in Naperville, Illinois, erklärt: „Unsere Ingenieure verfügen über beträchtliche Erfahrung mit sehr speziellen CNC-Maschinen, wie sie in der Automobilindustrie verwendet werden. Seit Langem sind wir auch für den Service der ‹Grossen Drei› der Autoindustrie in Detroit, Kanada und Mexiko zuständig. In diesem Fall war Fiat an jeder Phase der Aufrüstung in vollem Umfang beteiligt und unter der Anleitung von NUM tätig. Dadurch haben sich die Fiat-Steuerungstechniker im Werk Campo Largo viel Know-how in Bezug auf das NUM-System angeeignet. Dies wird zur Erreichung des Gesamtziels des Projekts beitragen – also die Maximierung der Lebensdauer der Fertigungsstrecken. Dies ist ein hervorragendes Beispiel für die Fähigkeit von NUM, Kunden mit Komplettlösungen zu versorgen – und Fiat bleibt der Konkurrenz einen Schritt voraus.“