Fertigung “Dims the Lights” mit Paletten und mehr
Durch den Einsatz von Palettensystemen konnte Mach Machine seine Produktivität steigern und beachtliche Erfolge erzielen. Seitdem hat das Unternehmen seine Automatisierungsziele weiter vorangetrieben und neue Fertigungsmöglichkeiten erschlossen.

Thriving Erfolg im modernen Fertigungsmarkt erfordert die Fähigkeit, den richtigen Zeitpunkt für den Einstieg in neue Märkte zu erkennen und gleichzeitig bestehende Prozesse für etablierte Märkte zu optimieren. Der in Hudson, Massachusetts, ansässige Fertiger Mach Machine und ihr Gründer Dan Olsen haben hier ein gutes Gespür bewiesen: Der Einsatz eines linearen Fastems Flexible Pallet Container (FPC) im Jahr 2016 brachte einen enormen Erfolg. Seitdem hat das Unternehmen diesen Erfolg genutzt, um in die Automatisierung für hochvolumige und wiederholbare Aufgaben zu investieren – jüngst mit dem Kauf eines Fastems Flexible Pallet Container (FPT), der dieses Ziel weiter vorantreibt. Doch damit ist das Wachstum von Mach Machine längst nicht abgeschlossen: Das Unternehmen steht kurz davor, weitere neue Fertigungsmöglichkeiten zu erschließen.
Vom internen Bedarf zur Produktionsfertigung
Mach Machine begann ursprünglich als Vertriebswebseite für Korrosionsschutzanoden für Freizeit- und Arbeitsboote. Doch Gründer Dan Olsen stellte bald fest, dass die meisten Werkstätten, mit denen er sprach, nicht bereit waren, die Formen für kundenspezifische Anoden in Kleinserien zu produzieren. Also brachte er sich selbst das Fräsen dieser Formen bei. Daraus entwickelte sich eine stetig wachsende Kundennachfrage, die schließlich zur Gründung einer eigenen Fertigungswerkstatt führte.
In der Anfangszeit setzte die Werkstatt hauptsächlich auf drei-achsige Vertikal-Bearbeitungszentren, die mit individuell angefertigten Indexier-Tischen für eine vierte Achse ausgestattet waren. Diese Maschinen konnten den Arbeitsaufwand eine Zeit lang bewältigen. Doch die geringe Variantenvielfalt und das niedrige Volumen führten zu dünnen Gewinnmargen und veranlassten Olsen dazu, nach Effizienzsteigerungen zu suchen. Als er entdeckte, dass das Einrichten eines wiederkehrenden Bauteils monatlich vier Stunden in Anspruch nahm, begann er, sich nach Horizontal-Bearbeitungszentren umzusehen. Er war überzeugt, dass die Verwendung von Werkstückträgern (Tombstones) der Werkstatt ermöglichen würde, Rüstungen einmalig einzurichten und dann nicht mehr anpassen zu müssen. Während dieser Suche demonstrierte ein Vertreter von Okuma ein HMC (Horizontal Machining Center), das mit einem Flexiblen Palettencontainer (FPC) ausgestattet war.
Olsen erkannte schnell die Vorteile eines automatisierten Palettensystems und entschied sich für den Kauf eines Okuma MB 5000, das mit einem 12-fach Flexiblen Palettencontainer (FPC) integriert war. Dies hatte nicht nur einen großen Einfluss auf die Rüstzeiten, sondern verkürzte auch die Bearbeitungszeiten vieler Bauteile erheblich. Die Zykluszeit für eine Halterung für Laserobjektive sank beispielsweise von 24 Minuten pro Teil auf nur noch 10 Minuten, während die Wiederholgenauigkeit von Teil zu Teil gleichzeitig stieg.
Ursprünglich fertigte diese Zelle Bauteile sowohl aus Aluminium als auch aus Edelstahl. Doch es traten Herausforderungen auf, da die Späne für die verschiedenen Materialien gereinigt und getrennt werden mussten. Nach kurzer Zeit verdoppelte Mach Machine die Größe des FPC und integrierte eine zweite Okuma MB 5000, wobei eine Maschine ausschließlich Aluminiumteile und die andere Edelstahlarbeiten übernahm.
Der Produktivitätsschub durch diese Maschinen ermöglichte es Mach Machine, schnell zu wachsen. Heute nutzt die Werkstatt Drehmaschinen, ein- und mehrachsige Fräszentren sowie Dreh-Fräs-Kombinationen, um ihre Aufgaben zu bewältigen. Laut Olsen haben die meisten Kunden Bauteile mit langen Lebenszyklen und minimalen Überarbeitungen und suchen bevorzugt nach Lieferanten, die sowohl flexibel als auch zuverlässig sind. Mach Machine legt großen Wert darauf, Fertigungspläne zu entwickeln, bei denen die Bauteile während der Bearbeitung idealerweise nur einmal gehandhabt werden müssen. Zudem werden nachgelagerte Prozesse wie Beschichtung, Lackierung und Montage direkt im Haus durchgeführt.
Mit steigender Produktivität wuchs auch die Zahl der Aufträge. Um weiterhin die Anforderungen seiner Kunden termingerecht erfüllen zu können, installierte Mach Machine kürzlich eine weitere Automationszelle. Diese umfasst eine zweite Generation der Okuma MB-5000H sowie einen Fastems FPT-500.
Details zur Palettenlösung
Der Fastems FPT-500 ist ein kompaktes System, das je nach Konfiguration zwei bis vier Lager-Ebenen umfasst, die jeweils bis zu sechs Paletten aufnehmen können. Olsen erklärt, dass sich die Werkstatt für ein Modell mit drei Ebenen entschieden hat. Dieses erlaubt die Aufnahme von Werkstückträgern (Tombstones), die das gesamte Arbeitsvolumen der Okuma MB-5000H ausnutzen, und gleichzeitig den benötigten Platz auf dem Werkstattboden auf ein Minimum reduzieren.
Obwohl der FPT mit derselben Maschinengeneration wie der FPC gekoppelt ist, betont Olsen, dass die Systeme kaum miteinander vergleichbar sind. Okuma hat das Design der Werkzeugmaschine zwischen den Generationen überarbeitet: Die neuen Modelle bieten einen deutlich erhöhten Kühlmittelfluss für eine verbesserte Spanabfuhr, eine steifere B-Achse und eine leicht vergrößerte Arbeitskammer.
Obwohl die Arbeitskammer der Maschine größer ist, ist das Arbeitsvolumen der Paletten im kompakten FPT kleiner. Es umfasst einen Durchmesser von 630 mm (24,80″) für 500-mm-Paletten. Bei jeder neuen Rüstung, die Mach für das System entwirft, wird überprüft, ob diese in einen Kreis mit 630 mm Durchmesser passt, um einen reibungslosen Durchlauf durch den FPT sicherzustellen.
Olsen erklärt, dass die kleinere Größe des FPT den maximalen Rotationsdurchmesser einschränkt, für den die Werkstatt planen kann. Dadurch eignet sich der FPT besser für kleinere Teile im Vergleich zum FPC. Dennoch können beide Systeme größere und schwerere Aufgaben bewältigen als die vertikalen Maschinen der Werkstatt. Außerdem laufen die Okuma-Maschinen mit Schnittgeschwindigkeiten und Vorschüben, die mit den vertikalen Bearbeitungszentren (VMCs) nicht realisierbar wären.
Ein weiterer Vorteil ist, dass das Team von Mach Machine die Tombstones (Werkstückträger) intern entwickelt und baut, um möglichst viele Teile darauf unterzubringen und die Maschinenkapazitäten voll auszuschöpfen. Diese Werkstückträger – sowohl für den FPT als auch den FPC – können mehrere Teilenummern pro Träger aufnehmen. Die Programmierung erfolgt in der Regel über ein „Master-Programm“ mit Unterprogrammen für jedes einzelne Teil. Laut Olsen vereinfacht dies zukünftige Anpassungen und Änderungen erheblich.
Darüber hinaus nutzt die Werkstatt auch permanente, auftragsbezogene Paletten, die bei Bedarf ins System geladen werden, sobald ein Auftrag für das entsprechende wiederkehrende Bauteil eingeht.
Daten erfassen: Die Basis für Effizienz

Diese Steuerung sowie weitere Abläufe erfolgen über die Manufacturing Management Software (MMS) von Fastems, die sowohl den FPC als auch den FPT verwaltet. Im Kern übernimmt die MMS die Verwaltung der Programm- und Werkzeugbibliotheken für die Maschinen, die an jedes Automationssystem angeschlossen sind. Sie priorisiert Aufträge automatisch anhand von Terminen, Teilenummern, Stückzahlen und anderen Informationen, die Mach Machine eingibt – und das seit der Anschaffung der ersten Automationszelle. Die neuere Version der MMS ist weniger eine völlig neue Software als vielmehr eine benutzerfreundliche Weiterentwicklung.
Olsen berichtet, dass die neue Version der MMS Daten übersichtlicher darstellt, insbesondere durch grafische Ansichten, die Kapazitätsgrenzen und andere Informationen leichter erfassbar machen. Die mit dem FPT gelieferte MMS-Version verfügt außerdem über einen Touchscreen, was die Bedienung deutlich vereinfacht. Zudem erleichtert das neue System das Bearbeiten von Spannvorrichtungen und Bauteilen erheblich.
Der größte Vorteil beider Software-Versionen für Mach Machine liegt in ihrer Unterstützung bei der Produktionsplanung. Das System ermöglicht es der Werkstatt, wie Olsen es nennt, „die Lichter zu dimmen“ – also die Vorbereitung auf eine mannlose Automatisierung. Das Team von Mach Machine fordert seine Werkzeuge genauso heraus wie die Paletten, indem es sie in Bezug auf Vorschübe, Schnittgeschwindigkeiten und andere Kennzahlen, die die Werkzeuglebensdauer und Teilequalität beeinflussen, intensiv testet.
Die erfassten Daten werden anschließend in die Fastems MMS eingespeist, um die Werkzeuglebensdauer zu definieren. Wenn Werkzeuge sich dem Ende ihrer Lebensdauer nähern und einen Auftrag nicht mehr abschließen können, warnt das System die Bediener, das Werkzeug zu ersetzen. Außerdem überwacht die Software die Werkzeugbelastung und eventuelle Unregelmäßigkeiten. Bei auffälligen Werten stoppt das System den Produktionsprozess, um Fehler zu vermeiden.
Olsen betont, dass diese Funktionen besonders bei der Bearbeitung von Edelstahl und härteren Legierungen von Vorteil sind. Sie ermöglichen der Werkstatt, ihre hohe Ausbringung auch bei anspruchsvolleren Materialien aufrechtzuerhalten. Darüber hinaus unterstützt die Software eine Drag-and-Drop-Planung, wenn Mach Machine manuell eingreifen möchte, und warnt die Anwender sofort, wenn ein Konflikt auftritt.
Automatisierung über Palettensysteme
Die Produktionsplanung per Drag-and-Drop vereinfacht die Auftragsplanung für einige der wiederkehrenden Kunden von Mach Machine erheblich. Das Unternehmen hat sein ERP-System mit den Systemen seiner größten Kunden verknüpft, um elektronische Updates für Rahmenaufträge zu ermöglichen. Zudem überwacht Mach Machine die Lagerbestände seiner Kunden, um proaktiv Teile für die Auftragsabwicklung zu fertigen. Diese Aufgaben machen einen großen Anteil der Arbeit des FPC aus.
Für besonders hochvolumige Aufträge nutzt die Werkstatt auch andere Automationssysteme. Ein Okuma LB3000 Dreh-Fräszentrum wurde mit einem Okuma OGL10 Portallader kombiniert – eine Lösung, die laut Olsen zwar etwas langsamer ist als die Horizontalmaschinen in Bezug auf die Zykluszeit, aber durch die Möglichkeit, mehr Rohmaterial im System zu lagern, letztendlich produktiver arbeitet.
Bei empfindlichen Bauteilen geht die Werkstatt einen anderen Weg: Statt eines Teilefängers, der Schäden verursachen könnte, wird ein UR10 Cobot mit einer Okuma Drehmaschine kombiniert, um die Teile vorsichtig zu entnehmen.
Außerdem wagt sich Mach Machine erstmals in die Welt der Langdrehmaschinen. Olsen gibt zu, dass die Einarbeitung in die erste Langdrehmaschine eine Herausforderung war, sie sich jedoch seit ihrer Inbetriebnahme als hervorragend bei Wiederholaufträgen bewährt hat.
Neue Spezialgebiete

Neben der Einführung von Langdrehmaschinen erweitert Mach Machine seine Kompetenzen in weiteren Bereichen.
Im Zuge des kürzlich abgeschlossenen Ausbaus hat die Werkstatt einen 1.000 Quadratfuß großen Prüfraum eingerichtet, der als Basis für anwendungsspezifische Messtechnik dienen soll. Während der Raum Platz für mehrere CMMs und Montagebänke bietet, weist Olsen darauf hin, dass Spezialprodukte wie Helicoils spezielles Prüf-Equipment erfordern. Mit der Erweiterung wurde nun zusätzlicher Raum für solche spezialisierten Geräte geschaffen. Darüber hinaus bereitet sich Mach Machine aktiv auf die Einhaltung von CMMC 2.0 vor. Olsen betont, dass sein Team großen Wert auf Compliance legt, und berichtet stolz über eine gute Bewertung bei einem kürzlich durchgeführten Test.
Parallel dazu plant Mach Machine, mehr Kurzserienaufträge für die drei- und 3+1-achsigen Vertikalbearbeitungszentren anzunehmen. Auch wenn dies im Widerspruch zu den Fastems-Systemen zu stehen scheint, sieht Olsen darin eine Möglichkeit, das Geschäft zu diversifizieren und finanzielle Stabilität zu sichern, falls ein Markt einen Abschwung erlebt.
Schließlich waren die Okuma Horizontal-Bearbeitungszentren und Fastems-Systeme ebenfalls einst ein Experiment, das der Werkstatt Zugang zu größeren und schwereren Aufträgen verschaffte. Diese neuen Schritte setzen diesen Weg fort, um das Unternehmen weiter zu stärken – sowohl in seiner Produktionsfläche als auch in seiner regionalen Bedeutung.
Original article posted by Modern Machine Shop on November 15, 2024.