Wegweisende Automatisierung in der Einzelfertigung

Die Maschinenfabrik Köppern GmbH & Co. KG steht seit Jahrzehnten für anspruchsvollen Schwermaschinenbau. Das familiengeführte Unternehmen aus Hattingen mit weltweit rund 300 Mitarbeitenden hat seine Ursprünge in der Brikettierung von Steinkohle und ist heute mit seinen Hochdruck-Walzenpressen international in der Metallurgie sowie in der Düngemittel-, Erz- und Zementindustrie etabliert.

Köppern fertigt mit großer Bandbreite und überwiegend auftragsbezogen – von kleineren Maschinen bis hin zu Maschinen mit einem Gesamtgewicht von über 500 Tonnen. Die Bauteile sind entsprechend groß, schwer und werden meist als Einzelstücke oder in kleinen Losgrößen gefertigt. Klassische Automatisierung stößt unter diesen Bedingungen schnell an Grenzen. Gleichzeitig steigen die Anforderungen an Flexibilität, Effizienz und Verfügbarkeit. Auch die personellen Rahmenbedingungen verändern sich, etwa bei der Verfügbarkeit von Fachpersonal und der Abdeckung von Nacht- oder Wochenendschichten.

Für Johannes Deutsch, Bereichsleiter für mechanische Fertigung bei Köppern, war klar: „Um langfristig wettbewerbsfähig zu bleiben, mussten wir unsere Produktivität steigern und die Durchlaufzeiten verkürzen. Unser Ansatz war, Methoden aus der Serienfertigung auf den Sondermaschinenbau zu übertragen und auch selten gefertigte Teile in eine automatisierte, digital gesteuerte Fertigung zu integrieren.“ Mit der Liebherr-Verzahntechnik GmbH ist genau dies gelungen: dank eines flexiblen, intelligent gesteuerten Palettenhandhabungssystems (PHS) und langjähriger Automatisierungs-Expertise.

Als strategisches Leuchtturmprojekt realisiert, kombiniert die Anlage jeweils ein PHS Pro und ein PHS Allround mit einem horizontalen Fünf-Achs-Bearbeitungszentrum von Reiden. Beide Systeme sind als lineare Palettenhandlingsysteme mit Regalspeicher, fahrbarem Liftmodul und Rüstplatz ausgeführt und ermöglichen eine flexible Zuordnung von Paletten, Maschinen und Bearbeitungsreihenfolgen. Während das modular skalierbare PHS Allround auf hohe Variantenvielfalt ausgelegt ist, bietet das PHS Pro zusätzliche Freiheitsgrade bei Layout und Integration in bestehende Platzverhältnisse. Das System ermöglicht unbemannte Schichten und hauptzeitparalleles Rüsten und steigert dadurch Auslastung und Wirtschaftlichkeit bei geringerem Personaleinsatz.

Das PHS 3500 Pro mit neun Regalplätzen auf drei Ebenen belädt eine Reiden RX18 mit Werkstücken bis zu fünf Tonnen Gewicht. Das PHS 3000 Allround mit 13 Speicherplätzen versorgt eine kleinere Reiden RX12. Die Anlagen sind bewusst getrennt ausgelegt, um unterschiedliche Werkstückgewichte und Palettengrößen abzudecken. Die Steuerung erfolgt über einen an das ERP-System angebundenen PROCAM-Leitrechner. Nullpunktspannsysteme ermöglichen wiederholgenaues Spannen und reduzieren die Nebenzeiten beim Rüsten.

Die Anlage ersetzt mehrere Bestandsmaschinen und läuft im Dreischichtbetrieb rund um die Uhr. Nachts und am Wochenende wird mannlos produziert. Bauteile wie Lagergehäuse, die früher in bis zu sieben Aufspannungen und teilweise auf mehreren Maschinen gefertigt wurden, werden heute in nur zwei Aufspannungen auf einer Maschine bearbeitet. Das reduziert Durchlaufzeiten und Fehlerquellen. Gleichzeitig konnte die Maschinenauslastung erhöht werden.

Gegenüber der früheren Fertigung wird deutlich weniger Personal benötigt: Tagsüber betreut jeweils ein Mitarbeiter die gesamte Anlage. Dr. Eggert de Weldige, technischer Geschäftsführer von Köppern, betont aber: „Es wurden keine Stellen abgebaut. Im Gegenteil – die höhere Produktivität sichert Arbeitsplätze und schafft Kapazitäten für zusätzliche Aufträge.“

Den Ausschlag für die Auftragserteilung gaben Besuche bei Liebherr vor Ort in Kempten, bei denen Köppern sich einen Eindruck von den Systemen im Einsatz verschaffen konnte. „Viele Details konnten wir direkt klären. Das hat uns überzeugt, dass die Liebherr-Verzahntechnik GmbH auch ein komplexes, anspruchsvolles Projekt wie dieses – mit hoher Teilevielfalt, kleinen Losgrößen sowie unterschiedlichen Spannmitteln und Werkzeugen – automatisieren kann“, so Johannes Deutsch.

Die Umsetzung erfolgte in enger Zusammenarbeit mit Liebherr und Reiden. „Für uns war wichtig, einen zentralen Ansprechpartner zu haben. Dabei war klar erkennbar, dass beide Projektpartner eng abgestimmt und mit hohem Engagement an der Umsetzung arbeiten.“ Trotz der Komplexität verlief die Umsetzung reibungslos. „Die Anlage war sogar eine Woche vor dem geplanten Termin fertig und betriebsbereit“, erzählt de Weldige.

Die Integration in die bestehende Fertigung stellte hohe bauliche und organisatorische Anforderungen. Die verfügbare Fläche war begrenzt, Verkehrswege für Stapler, vorhandene Krananlagen und die Hallenhöhe mussten berücksichtigt werden. Gleichzeitig sollte das Bedienpersonal alle Anlagenbereiche im Blick behalten und schnell eingreifen können. Ein wichtiger Erfolgsfaktor an dieser Stelle war die frühzeitige Einbindung der Anwender. Ein erfahrener Maschinenbediener begleitete das Projekt als Key User von Beginn an und brachte seine Praxiserfahrung in die Auslegung ein. Das Ergebnis ist eine kompakte, ergonomisch durchdachte Aufstellung mit kurzen Wegen und guter Zugänglichkeit.

Neben der Technik überzeugte vor allem die laut Dr. Eggert de Weldige „vollkommen geräuschlose Projektabwicklung“. Transparente Planung, feste Ansprechpartner und klar abgestimmte Abläufe sorgten für die notwendige Sicherheit im Projekt. Im Produktionsalltag bestätigt sich der positive Eindruck. Die Kommunikation funktioniert zuverlässig, Anpassungen werden schnell umgesetzt. Der Support erfolgt bei Bedarf auch remote und stellt einen reibungslosen Betrieb sicher.