Eine am Hebelarm befestigte Rolle ist in der Nähe des Außendurchmessers des rotierenden Teils geformt. Zu den grundlegenden Werkzeugelementen, die für die meisten Drückvorgänge benötigt werden, gehören der Dorn, der Mitnehmer, der das Metall hält, die Rollen und Hebelarme, die das Teil formen, sowie das Abrichtwerkzeug. Bild: Toledo Metal Spinning Company.
Die Entwicklung des Produktportfolios von Toledo Metal Spinning Co. mag ungewöhnlich sein, ist aber in der Metallverarbeitungsbranche nicht einzigartig. Das Unternehmen mit Sitz in Toledo, Ohio, begann mit der Fertigung von Sonderanfertigungen und erlangte Bekanntheit für bestimmte Produktarten. Mit steigender Nachfrage führte es mehrere Standardprodukte auf Basis gängiger Konfigurationen ein.
Die Kombination von auftragsbezogener und lagerbezogener Fertigung trägt zur Auslastungsoptimierung der Filialen bei. Die Vermeidung von Arbeitswiederholungen ermöglicht zudem den Einsatz von Robotik und anderen Automatisierungsformen. Umsatz und Gewinn stiegen, und die Welt schien in bester Verfassung zu sein.
Aber schöpft das Unternehmen sein volles Wachstumspotenzial aus? Die Führungskräfte des Unternehmens mit 45 Mitarbeitern wussten, dass noch mehr Potenzial vorhanden war, insbesondere als sie sahen, wie die Vertriebsingenieure ihren Arbeitsalltag verbrachten. Obwohl TMS mehrere Produktlinien anbietet, können viele Produkte nicht einfach aus dem Fertigwarenlager entnommen und versendet werden. Sie werden auftragsbezogen konfiguriert. Das bedeutet, dass die Vertriebsingenieure viel Zeit mit der Vorbereitung der Unterlagen für die Trichterbestellungen verbringen und hier Hülsen und dort bestimmtes Zubehör oder Polituren spezifizieren.
TMS stieß bisher an eine technische Grenze. Um diese zu überwinden, führte das Unternehmen dieses Jahr ein Produktkonfigurationssystem ein. Eine auf SolidWorks basierende, kundenspezifische Software ermöglicht es Kunden, ihre Produkte selbst zu konfigurieren und online Angebote zu erhalten. Diese Automatisierung im Kundenservice vereinfacht die Auftragsabwicklung und ermöglicht es den Vertriebsingenieuren vor allem, mehr kundenspezifische Aufträge kostenlos zu bearbeiten. Kurz gesagt: Das Tool soll die Effizienz von Angebotserstellung und Konstruktion verbessern – ein klarer Vorteil. Denn je ineffizienter Konstruktion und Angebotserstellung sind, desto schwieriger ist es für ein Unternehmen zu wachsen.
Die Geschichte von TMS reicht bis in die 1920er Jahre und zu dem deutschen Einwanderer Rudolph Bruehner zurück. Er besaß das Unternehmen von 1929 bis 1964 und beschäftigte erfahrene Metalldrücker mit jahrelanger Erfahrung im Umgang mit Drehmaschinen und Hebeln, die den Drückprozess perfektionierten. Die Drehmaschine dreht den Rohling, und der Metalldrücker presst mithilfe eines Hebels die Walzen gegen das Werkstück, wodurch dieses an den Dorn angepasst wird.
TMS erweiterte sein Angebot schließlich um das Tiefziehen und produzierte neben Stanzteilen auch Vorformlinge für das Drückverfahren. Eine Streckmaschine stanzt einen Vorformling und spannt ihn in eine Drehmaschine ein. Die Verwendung eines Vorformlings anstelle eines flachen Rohlings ermöglicht es, das Material in größeren Tiefen und mit kleineren Durchmessern zu drücken.
TMS ist heute noch immer ein Familienunternehmen, aber nicht mehr das der Familie Bruehner. Die Firma wechselte 1964 den Besitzer, als Bruehner sie an Ken und Bill Fankauser verkaufte, keine gebürtigen Blechschlosser aus der alten Heimat, sondern einen Ingenieur und einen Buchhalter. Kens Sohn Eric Fankhauser, heute Vizepräsident von TMS, erzählt die Geschichte.
„Als junger Buchhalter bekam mein Vater den [TMS]-Account von einem Freund, der bei der Wirtschaftsprüfungsgesellschaft Ernst & Ernst arbeitete. Mein Vater prüfte Fabriken und Unternehmen und machte seine Sache hervorragend. Rudy schickte ihm einen Scheck über 100 Dollar. Das brachte meinen Vater in eine Zwickmühle. Hätte er den Scheck eingelöst, wäre das ein Interessenkonflikt gewesen. Also ging er zu den Partnern von Ernst & Ernst und fragte nach Rat. Sie rieten ihm, den Scheck an einen Partner zu übertragen. Er tat dies, und als der Scheck eingelöst war, war Rudy sehr verärgert, als er sah, dass er an die Firma übertragen worden war. Er rief meinen Vater in sein Büro und sagte ihm, er sei verärgert, dass er das Geld nicht behalten hatte. Mein Vater erklärte ihm, dass es sich um einen Interessenkonflikt gehandelt hatte.“
„Rudy dachte darüber nach und sagte schließlich: ‚Sie sind genau die Art von Person, der ich diese Firma gerne gehören würde. Hätten Sie Interesse, sie zu kaufen?‘“
Ken Fankhauser dachte darüber nach und rief dann seinen Bruder Bill an, der damals als Luft- und Raumfahrtingenieur bei Boeing in Seattle arbeitete. Eric erinnert sich: „Mein Onkel Bill flog ein, sah sich die Firma an, und sie beschlossen, sie zu kaufen. Der Rest ist Geschichte.“
In diesem Jahr hat ein Online-Produktkonfigurator, mit dem Produkte für verschiedene TMS-Systeme individuell konfiguriert werden können, dazu beigetragen, Arbeitsabläufe zu optimieren und das Kundenerlebnis zu verbessern.
Als Ken und Bill in den 1960er Jahren TMS kauften, besaßen sie eine Werkstatt voller alter, riemengetriebener Maschinen. Doch sie kamen auch zu einer Zeit, in der sich die Metallbearbeitung (und die Fertigungsmaschinen im Allgemeinen) von der manuellen Bedienung hin zur programmierbaren Steuerung entwickelt.
In den 1960er Jahren erwarben die beiden eine Leifeld-Drehmaschine mit Schablonenantrieb, die in etwa einer alten Stanzpresse mit Schablonenantrieb ähnelte. Der Bediener steuert einen Joystick, der den Stift über eine Schablone in Form eines rotierenden Teils bewegt. „Dies ist der Beginn der TMS-Automatisierung“, sagte Erics Bruder Craig, der heute Vertriebsvorstand von TMS ist.
Die Technologie des Unternehmens entwickelte sich über verschiedene Arten von schablonengeführten Drehmaschinen weiter und gipfelte schließlich in den computergesteuerten Maschinen, die heute in Fabriken eingesetzt werden. Dennoch unterscheidet sich das Metalldrücken in einigen Aspekten von anderen Verfahren. Erstens können selbst die modernsten Systeme nicht erfolgreich von jemandem bedient werden, der die Grundlagen des Drückens nicht beherrscht.
„Man kann nicht einfach ein Rohling einlegen und die Maschine das Teil automatisch anhand der Zeichnung drehen lassen“, erklärte Eric. Er fügte hinzu, dass die Bediener neue Teileprogramme erstellen müssen, indem sie während der Fertigung mithilfe eines Joysticks die Walzenposition anpassen. Dieser Vorgang wird üblicherweise in mehreren Durchgängen durchgeführt, kann aber auch einmalig erfolgen, beispielsweise beim Scherformen, wo das Material auf die Hälfte seiner Dicke ausgedünnt (oder „geschert“) wird. Das Metall selbst „wächst“ oder verlängert sich dabei in Drehrichtung.
„Jede Metallsorte ist anders, und selbst innerhalb desselben Metalls gibt es Unterschiede, etwa in Härte und Zugfestigkeit“, sagte Craig. „Hinzu kommt, dass sich das Metall beim Drehen erhitzt und diese Wärme dann auf das Werkzeug übertragen wird. Beim Erhitzen dehnt sich der Stahl aus. All diese Faktoren bedeuten, dass erfahrene Bediener den Vorgang genau überwachen müssen.“
Ein Mitarbeiter von TMS hat die Arbeit 67 Jahre lang begleitet. „Sein Name war Al“, sagte Eric, „und er ging erst mit 86 Jahren in Rente.“ Al begann seine Karriere, als die Werkstattdrehmaschine noch über einen Riemen von einer obenliegenden Welle angetrieben wurde. Er ging in einer Werkstatt mit den modernsten programmierbaren Drehmaschinen in Rente.
Heute beschäftigt das Werk Mitarbeiter, die seit über 30 Jahren im Unternehmen sind, andere seit über 20 Jahren. Die im Drückverfahren ausgebildeten Fachkräfte arbeiten sowohl an manuellen als auch an automatisierten Prozessen. Wenn die Werkstatt einfache Einzelanfertigungen von Drückteilen herstellen muss, ist es nach wie vor sinnvoll, dass ein Drücker eine manuelle Drehbank in Betrieb nimmt.
Dennoch setzt das Unternehmen aktiv auf Automatisierung, wie der Einsatz von Robotern beim Schleifen und Polieren beweist. „Wir haben drei Roboter im Haus, die das Polieren übernehmen“, sagte Eric. „Zwei davon sind für das Polieren auf der vertikalen Achse und einer für die horizontale Achse ausgelegt.“
Der Betrieb beschäftigt einen Robotikingenieur, der jedem Roboter beibringt, mit Hilfe von Fingerriemen-Werkzeugen (vom Typ Dynabrade) sowie verschiedenen anderen Bandschleifmaschinen spezifische Formen zu schleifen. Die Programmierung eines Roboters ist eine heikle Angelegenheit, insbesondere angesichts der unterschiedlichen Körnungen, der Anzahl der Durchgänge und der verschiedenen Drücke, die der Roboter anwendet.
Das Unternehmen beschäftigt weiterhin Mitarbeiter, die Handpolierarbeiten durchführen, insbesondere Sonderanfertigungen. Außerdem sind dort Schweißer für Umfangs- und Nahtschweißungen sowie Schweißer an Hobelmaschinen tätig. Dieses Verfahren verbessert nicht nur die Schweißnahtqualität, sondern ergänzt auch die Rotation. Die Walzen der Glattwalzmaschine verstärken und glätten die Schweißnaht, was zur Prozesskonsistenz bei nachfolgenden Rotationen beiträgt.
TMS war bis 1988 eine reine Maschinenbaufirma. Dann entwickelte das Unternehmen eine Standardlinie konischer Trichter. „Wir erkannten, dass wir, insbesondere in der Kunststoffindustrie, Anfragen für Trichterpreise erhielten, die sich nur geringfügig unterschieden – acht Zoll hier, Viertelzoll dort“, erklärte Eric. „Also begannen wir mit einem 24-Zoll-Trichter mit 60-Grad-Winkel, entwickelten das Streckspinnverfahren (Tiefziehen des Vorformlings, anschließendes Spinnen) dafür und bauten die Produktlinie von da an weiter aus.“ Wir hatten verschiedene Trichtergrößen und produzierten jeweils 50 bis 100 Stück. Dadurch entfielen teure Rüstzeiten und die Kunden mussten keine Werkzeuge bezahlen. Die Trichter waren lagernd und konnten am nächsten Tag versendet werden. Alternativ boten wir auch Zusatzarbeiten an, wie das Anbringen einer Hülse, eines Kragens oder eines Schauglases, was jeweils etwas zusätzlichen Arbeitsaufwand erforderte.
Eine weitere Produktlinie, die sogenannte Reinigungslinie, umfasst eine Reihe von Abfallbehältern aus Edelstahl. Die Produktidee stammt aus der Autowaschbranche.
„Wir stellen viele Saugkuppeln für Autowaschanlagen her“, sagte Eric, „und wir wollten diese Kuppel abmontieren und etwas anderes damit machen. Wir haben ein Designpatent für CleanLine und verkaufen es seit 20 Jahren.“ Die Böden dieser Behälter werden gezogen, der Korpus wird gewalzt und geschweißt, die obere Kuppel wird gezogen und anschließend gebördelt – ein Rotationsverfahren, das eine gerollte Kante am Werkstück erzeugt, ähnlich wie bei verstärkten Rippen.
Die Produkte von Hoppers und Clean Line sind in verschiedenen Standardausführungen erhältlich. Intern definiert das Unternehmen ein Standardprodukt als ein Produkt, das sofort ab Lager lieferbar ist. Darüber hinaus bietet das Unternehmen auch kundenspezifische Standardprodukte an, die teilweise aus Lagerbeständen gefertigt und anschließend auftragsbezogen konfiguriert werden. Hierbei spielen softwarebasierte Produktkonfiguratoren eine entscheidende Rolle.
„Wir möchten, dass unsere Kunden das Produkt und die von ihnen gewünschten Konfigurationen, Montageflansche und Oberflächen sehen können“, sagte Maggie Shaffer, Marketingmanagerin und Leiterin des Konfiguratorprogramms. „Wir möchten, dass die Kunden das Produkt intuitiv verstehen können.“
Zum Zeitpunkt der Veröffentlichung dieses Artikels zeigt der Konfigurator die Produktkonfiguration mit den ausgewählten Optionen an und gibt einen 24-Stunden-Preis an. (Wie viele Hersteller konnte auch TMS seine Preise in der Vergangenheit länger stabil halten, was aufgrund schwankender Materialpreise und Verfügbarkeit nicht mehr möglich ist.) Das Unternehmen plant, zukünftig die Zahlungsabwicklung zu integrieren.
Bislang rufen Kunden im Geschäft an, um ihre Bestellungen aufzugeben. Anstatt jedoch Tage oder gar Wochen mit dem Erstellen, Organisieren und Einholen von Genehmigungen für Zeichnungen zu verbringen (und dabei oft zu lange in einem überfüllten Posteingang zu warten), können die TMS-Ingenieure Zeichnungen mit nur wenigen Klicks erstellen und die Informationen dann sofort an die Werkstatt senden.
Aus Kundensicht sind Verbesserungen an Metalldrehmaschinen oder auch an robotergestützten Schleif- und Polieranlagen oft nicht sichtbar. Der Produktkonfigurator hingegen ist eine Verbesserung, die Kunden erkennen können. Er optimiert das Einkaufserlebnis und spart dem Logistikunternehmen Tage oder sogar Wochen an Bearbeitungszeit. Eine durchaus sinnvolle Kombination.
Tim Heston, leitender Redakteur bei The FABRICATOR, berichtet seit 1998 über die Metallverarbeitungsindustrie. Seine Karriere begann er beim Welding Magazine der American Welding Society. Seitdem hat er alle Metallverarbeitungsprozesse abgedeckt, vom Stanzen, Biegen und Schneiden bis hin zum Schleifen und Polieren. Er ist seit Oktober 2007 Mitarbeiter von The FABRICATOR.
FABRICATOR ist Nordamerikas führendes Fachmagazin für die Metallumformungs- und -verarbeitungsindustrie. Das Magazin bietet Nachrichten, Fachartikel und Fallstudien, die Herstellern helfen, ihre Arbeit effizienter zu gestalten. FABRICATOR ist seit 1970 für die Branche tätig.
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