Wenzel Metal Spinning | Automatisierung von metalldrückverfahren

Wenzel Metal Spinning, eines der größten Metalldrückunternehmen in den Vereinigten Staaten, hat kürzlich die Prima Power Laser Next 2141 in seinen Arbeitsablauf integriert. 

Die Investition verbesserte Sicherheit, Qualität und Abfallkontrolle und ermöglichte es dem Unternehmen gleichzeitig, komplexere Geometrien zu bearbeiten und sein Anwendungsspektrum zu erweitern. 

Von Alltagsbauteilen bis hin zu hochpräzisen Teilen 

Wenzel Metal Spinning wurde 1982 gegründet und betreibt mehrere Standorte in Indiana und Alabama mit einer Produktionsfläche von rund 23.000 m² und 150 Mitarbeitern. 

„Unsere Kompetenzen reichen von industriellen Massenkomponenten wie Mülleimerdeckeln bis hin zu hochpräzisen Teilen aus Spezialwerkstoffen für den Mars Rover“, sagt Ryan Funkhouser, General Manager bei Wenzel Metal Spinning.  

Aktuelle Projekte reichen von alltäglichen Industriekomponenten bis hin zu spezialisierten Teilen für die Luft- und Raumfahrt. Diese Anwendungen erfordern enge Toleranzen und beinhalten oft Hochleistungslegierungen, was die Nachbearbeitung besonders anspruchsvoll macht.  

Metalldrücken: ein Verfahren, das auf Erfahrung beruht 

Metalldrücken ist ein Kaltumformungsverfahren zur Herstellung axialsymmetrischer Teile. Der Prozess beginnt mit einem flachen Metallblech, das zu einer Scheibe zugeschnitten und dann über einem rotierenden Dorn zu einer runden Form geformt wird. 

„Es ist ebenso sehr eine Kunst wie eine Wissenschaft“, erklärt Herr Funkhouser. „Man bewegt Metall und verändert dabei seine Kornstruktur. Das erfordert ein Gespür für das Material, das man nicht einfach in einen Computer programmieren kann.“ 

Dieses „Gespür“ ist der Grund, warum Wenzel seine langjährigen Mitarbeiter so sehr schätzt. Es dauert Jahre, bis man weiß, wie viel Druck man ausüben muss, ohne das Material zu beschädigen. 

Manuelles Besäumen als Produktionsengpass 

Jahrelang war das Besäumen von Drückteilen ein limitierender Schritt. Der Prozess war manuell, langsam und potenziell unsicher, und es fehlte ihm an der Konsistenz, die erforderlich war, um den immer komplexer werdenden Kundenanforderungen gerecht zu werden. 

„Wir stießen an unsere Grenzen“, sagt Herr Funkhouser. „Wir konnten Teile schneller drücken, als wir sie fertigstellen konnten. Wir mussten Aufträge mit komplexen Ausschnitten ablehnen, weil wir die Endbearbeitung nicht kosteneffizient bewältigen konnten. Wir brauchten eine Lösung, die mit der dreidimensionalen Beschaffenheit unserer Teile umgehen konnte.“

Die Wahl einer 5-Achs-Lösung 

Die Suche nach einem 5-Achs-Laser war intensiv. Wenzel evaluierte die führenden Anbieter auf dem Markt, darunter deutsche und japanische Hersteller, bevor die Entscheidung zugunsten von Prima Power fiel. 

„Die Laser Next 2141 von Prima Power entsprach unseren Anforderungen, einschließlich der Kabinengröße, die Platz für die größeren Teile bietet, die wir herstellen“, sagt Betriebsleiter Ned Kaiser. 

„Sie haben unseren Arbeitsablauf verstanden und gezeigt, wie sich die Maschine in unsere Fertigung integrieren lässt. Auch der Support war ein entscheidender Faktor. Wenn die Produktion läuft, kann man nicht drei Wochen auf einen Techniker warten.“  

Verkürzte Zykluszeiten und kontinuierlicher Betrieb 

„Was früher mehrere Vorrichtungen, Arbeitsschritte und mehrere Mitarbeiter erforderte, ist jetzt auf einen einzigen Arbeitsgang reduziert“, sagt Produktionsleiter Lance Angus. „Wir haben Aufgaben, die über eine Stunde dauerten, auf nur wenige Minuten verkürzt.“ 

Die Split-Kabine ermöglicht einen kontinuierlichen Betrieb. „Während der Laser auf dem linken Tisch ein komplexes Muster schneidet, entlädt ein Bediener ein fertiges Teil und lädt ein Rohteil auf den rechten Tisch“, erklärt er. „Der Laserstrahl ist fast immer eingeschaltet. Wir bezahlen einen Bediener nicht dafür, einer Maschine bei der Arbeit zuzusehen. Wir bezahlen ihn dafür, die Maschine mit Material zu versorgen.“ 

Engere Toleranzen und weniger Ausschuss 

Dank der 5-Achsen-Fähigkeit konnte Wenzel Toleranzen erreichen, die zuvor unmöglich waren. „Wir fertigen Teile für die Luft- und Raumfahrt, bei denen die Toleranz bei etwa einem Zehntelmillimeter liegt“, fügt Herr Kaiser hinzu. 

Diese Präzision hat auch den Ausschuss drastisch reduziert. In der Welt des Metalldrückens sind Ausschussteile kostspielig, insbesondere bei der Arbeit mit teuren Werkstoffen wie Inconel und Hastelloy. 

Installation und Integration des neuen Systems 

„Die Installation und Integration neuer Technologien in die Produktion ist oft eine Herausforderung, aber Prima Power hat sie bewältigbar gemacht“, erklärt Herr Kaiser. „Sie waren vor Ort, um die Maschine zu montieren, Parameter einzustellen, unser Team zu schulen und sicherzustellen, dass sich die Software nahtlos in unsere bestehenden Systeme integrierte. Ihr Anwendungsingenieur half uns dabei, die Funktionen zu beherrschen und komplexe Prozesse und Geometrien zu bewältigen.“ 

Sicherer Betrieb und Auswirkungen auf die Belegschaft 

Das neue System trägt auch zu verbesserter Sicherheit bei, indem es die Interaktion des Bedieners mit risikoreicheren Besäumprozessen reduziert. „Die Bediener wechseln von der direkten Handhabung scharfer Kanten und Schneidwerkzeuge zum Beladen einer Vorrichtung und zum Starten des Zyklus“, sagt Angus, „wodurch ein saubererer, leiserer und besser kontrollierter Arbeitsablauf entsteht.“ 

Modernste Ausrüstung unterstützt zudem die Personalentwicklung. In einer Branche, die oft Schwierigkeiten hat, jüngere Arbeitskräfte anzuziehen, ist Spitzentechnologie ein großer Anziehungspunkt. „Jüngere Mitarbeiter wollen moderne Anlagen wie den Prima Power-Laser bedienen“, bemerkt Herr Funkhouser. 

„Dazu gehören Programmierung, Robotik und Hightech-Schnittstellen. Dadurch verschiebt sich die Rolle vom ‚Arbeiter‘ zum ‚Techniker‘. Die Automatisierung ersetzt nicht unsere Belegschaft. Sie motiviert unsere Mitarbeiter.“ 

Wie neue Technologie die Positionierung des Unternehmens verändert hat 

„Die Integration der Prima Power Laser Next 2141 hat unsere Positionierung verändert“, reflektiert Herr Funkhouser. „Wir sind nicht mehr nur ein Drückbetrieb, der nebenbei ein wenig Fertigung betreibt. Diese Maschine hat uns das Selbstvertrauen gegeben, komplexere Aufträge anzunehmen, bei denen das Drücken nur der Ausgangspunkt ist.“ 

Herr Funkhouser sieht eine umfassendere Entwicklung in der Ausrichtung des Unternehmens. „Wir erkennen, dass unser Name unsere erweiterten Fähigkeiten widerspiegeln muss. Wir sind nicht mehr nur ‚Wenzel Metal Spinning‘; wir werden zu ‚Wenzel Metal Spinning and Fabrication‘.“