Anwenderperspektive: Praktische Umsetzung der automatisierten 6-Seiten-Werkstückbearbeitung in KMU

Der zunehmende Fachkräftemangel und der hohe Wettbewerbsdruck zwingen kleine und mittelständische Zerspanungsbetriebe, nach neuen Produktionsansätzen zu suchen. Eine vollautomatische 6-Seiten-Werkstückbearbeitung ab Losgröße 1 bietet die Möglichkeit, Maschinenlaufzeiten zu erhöhen, die Flexibilität zu steigern und die Belastung der Mitarbeitenden zu reduzieren. Der folgende Beitrag beleuchtet die Marktsituation, stellt das R-C2-System von Gressel vor, zeigt anhand des Schweizer Unternehmens Falser Maschinenbau konkrete Effizienzgewinne und diskutiert technische sowie betriebswirtschaftliche Aspekte.

Herausforderung: Fachkräftemangel und Wettbewerbsdruck in der Zerspanungsindustrie

In Deutschland existieren rund 2.300 kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) im reinen Zerspanungssektor. Betrachtet man die gesamte Metallbearbeitung, steigt die Zahl auf etwa 5.000 Unternehmen. Gleichzeitig prognostiziert der VDMA für das Jahr 2025 123.000 unbesetzte Stellen im Maschinenbau und 45 % der Betriebe sehen Produktionsbehinderungen, die direkt auf den Fachkräftemangel zurückzuführen sind. Diese Kennzahlen verdeutlichen, warum Automatisierungslösungen, die die Abhängigkeit von qualifiziertem Personal verringern, für die Zukunftsfähigkeit von KMU entscheidend sind.

Technologische Basis: Das R-C2-System für die vollautomatische 6-Seiten-Komplettbearbeitung

R-C2-System von Gressel kombiniert ein roboterbasiertes Spannmodul mit einer 6-Seiten-Station. Wesentliche technische Parameter, die in den Herstellerinformationen genannt werden, lauten:

• Programmierbare Spannkraft: 35 kN (Quelle S2, 2020)
• Zulässiges Handlingsgewicht: 40 kg (Quelle S2, 2020)
• Maximale Bauteilgröße: 217 mm × 217 mm × 217 mm (Info-Block aus Newsletter)

Durch die direkte Aufnahme und Wendung des Werkstücks kann das System auf jede Losgröße – sogar Einzelstücke – skalieren, ohne dass für jede Variante ein separates Spannmittel benötigt wird. Der Fokus der Automatisierung verschiebt sich damit von reinen Stückkosteneinsparungen hin zu höherer Flexibilität, erhöhter Maschinenlaufzeit und Entlastung der Mitarbeitenden.

Praxisbeispiel Falser Maschinenbau – Effizienzsteigerungen ab 2024

Das schweizerische Unternehmen Falser Maschinenbau aus dem Glarus hat seit 2024 das R-C2-System in seine Fertigung integriert. Die daraus resultierenden Kennzahlen belegen den Nutzen der Technologie:

• Reduzierte Rüstzeiten um 70 % durch die robotergestützte Integration (Jahr 2024, Quelle S3)
• Steigerung der Maschinennutzung in der zweiten Schicht um +40 %, gemessen an durchgängigen Spindelläufen an Werktagen außerhalb der Kernarbeitszeiten (Jahr 2024, Quelle S3)

Durch die automatische Übergabe von der ersten Aufspannung (OP10) zur zweiten Aufspannung (OP20) entfällt das manuelle Umspannen. Damit können Unikate sogar in Randzeiten produziert werden, ohne dass zusätzlicher Personalaufwand entsteht.

Auswirkungen auf Durchlaufzeit und Kosten

Die verkürzten Rüstzeiten führen zu einer signifikanten Reduktion der Gesamtdurchlaufzeit. Gleichzeitig ermöglicht die höhere Auslastung der Maschine in Schicht- und Randzeiten eine bessere Wirtschaftlichkeit kleiner Losgrößen, die traditionell wegen hoher Rüstkosten kaum rentabel waren.

Industrie-4.0-Integration: Digitale Zwillinge, MES und Prozessüberwachung

Die Kombination der Werkstückautomation mit Industrie-4.0-Technologien verstärkt die Effekte weiter. Laut einer Studie des IPA (Institut für Produktionstechnik) wurden durch die Integration von digitalen Zwillingen und einer MES-Anbindung folgende Verbesserungen erzielt:

• Reduzierte Ausfallzeiten durch Fehlspannungen um 22 % (Jahr 2023, Quelle S4)
• Erhöhte Anzahl bearbeitbarer Werkstücke pro Maschine und Schicht um +28 % (Jahr 2023, Quelle S4)

Der digitale Zwilling erlaubt bereits vor dem physischen Fräsen eine automatisierte Fehlertoleranzprüfung, wodurch Ausschuss reduziert und die Prozessstabilität erhöht wird.

Risiken und Gegenargumente bei der Einführung

Obwohl die Vorteile klar ersichtlich sind, gibt es kritische Punkte, die KMU bei der Investitionsentscheidung berücksichtigen müssen:

• Hohe Initialinvestitionen und Integrationsaufwand: Die Einrichtung von Roboterzellen, Sensorik und Software-Schnittstellen erfordert erhebliche Kapitalbindung. Die Amortisation muss besonders bei stark schwankenden Teilespektren exakt kalkuliert werden (Counterpoint).
• Erforderliche Prozesssicherheit: Im mannlosen 6-Seiten-Betrieb müssen Späneabblasung, Nullpunktüberwachung und Werkstückanlage zu 100 % zuverlässig funktionieren. Fehlspannungen können sonst unbemerkt zu Ausschuss führen (Counterpoint).

Häufig gestellte Fragen zur 6-Seiten-Automation

Wie unterscheidet sich die Werkstückautomation mit 6-Seiten-Station vom klassischen Palettenhandling?
Beim Palettenhandling werden komplette Vorrichtungen samt Werkstück getauscht, was bei hoher Teilevielfalt hohe Investitionen in viele Spannmittel erfordert. Die Werkstückautomation greift und wendet das Bauteil direkt oder nutzt Roboter-Spannmodule, wodurch die Vorrichtungskosten pro Werkstück sinken.

Ist eine automatisierte 6-Seiten-Bearbeitung auch bei Losgröße 1 wirtschaftlich?
Ja, sofern das System bauteilübergreifend flexible Zentrischspanner verwendet und der Programmieraufwand gering bleibt. Durch die automatische Übergabe von OP10 zu OP20 entfällt das manuelle Umspannen, sodass Unikate mannlos in Randzeiten gefertigt werden können.

Fazit

Die automatisierte 6-Seiten-Werkstückbearbeitung ab Losgröße 1 stellt einen wirksamen Ansatz dar, um den Fachkräftemangel in der Zerspanungsindustrie zu adressieren und gleichzeitig die Maschinennutzung zu maximieren. Das R-C2-System von Gressel liefert technische Voraussetzungen – hohe Spannkraft, kompakte Handhabung und flexible Bauteilgröße – die in Kombination mit Industrie-4.0-Tools messbare Effizienzgewinne ermöglichen. Das Praxisbeispiel Falser Maschinenbau zeigt, dass bereits innerhalb eines Jahres signifikante Reduktionen der Rüstzeiten (-70 %) und eine Steigerung der Schichtauslastung (+40 %) realisierbar sind. Gleichzeitig verdeutlichen die IPA-Studien, dass digitale Zwillinge und MES-Integration weitere Potenziale von bis zu 28 % mehr bearbeitbaren Teilen pro Schicht freisetzen. Unternehmen müssen jedoch die hohen Anfangsinvestitionen und die Notwendigkeit einer hundertprozentigen Prozesssicherheit sorgfältig prüfen. Insgesamt bietet die smarte Werkstückautomation eine zukunftsfähige Lösung, die Flexibilität, Produktivität und Wettbewerbsfähigkeit von KMU nachhaltig stärkt.