Der Modellbau Schäfer ist eine erste Adresse für unterschiedlichste Präzisionsteile nicht nur für die Automobilindustrie. Beim CAM-System verlassen sich die Modellbauer aus Osnabrück auf Tebis 4.1 – seit inzwischen rund 35 Jahren sorgt das Softwarepaket für effiziente Präzision und prozesssichere Programme, die die den Präzisionsspezialisten die Produktion eines weiten Spektrums qualitativ hochwertiger Produkte ermöglicht.
Der gemeinsame Nenner der beim Modellbau Schäfer in Osnabrück entstehenden Teile ist, dass sie in der Regel sehr komplex sind und höchste Ansprüche an Präzision und Oberflächenqualität stellen. Ob es das 1:1‑Modell eines Autos oder Flugtaxis ist, ein funktionsfähiges Erlebnisfahrzeug, das Anschauungsmodell, ein Datenkontrollmodell (DKM) oder ob es sich um einen 3D-gedruckten Türgriff handelt – die Modellbauer in Osnabrück sind bekannt für kompromisslose Qualität bei absoluter Termintreue. Auch für Oldtimerumbauten oder die Individualisierung von Automobilen sind die Fachleute gesuchte Ansprechpartner.
Flexibel aufgestellt für effiziente Präzision
Traditionell kommt das Unternehmen aus dem Feld der Zulieferer in der Automotive-Industrie. „Hier haben wir uns einen guten Namen erarbeitet – Schäfer steht seit mehr als 100 Jahren für die Realisierung komplexer Modelle, Prototypen und Lehren für nahezu alle namhaften Hersteller“, erklärt Maik Ostermann, stellvertretender Leiter der Produktion bei Schäfer. „Die Situation in der Automobilbranche ist für Zulieferer hierzulande in den vergangenen Jahren jedoch schwierig geworden. Wir sind deshalb inzwischen zunehmend auch für andere Industriebereiche tätig und haben uns entsprechend flexibel aufgestellt.“
Dazu trägt für effiziente Präzision ein leistungsfähiger Maschinenpark bei – unter anderem stehen den Zerspanern bei Schäfer im Werkzeugbau drei leistungsfähige Fooke-Endura-Portalfräsmaschinen (Endura 905, Endura 704, Endura 705) sowie Bearbeitungszentren von Fidia (zwei Fidia G996 mit Dreh-Schwenktisch und eine D321) und darüber hinaus eine Zayer Memphis mit Fidia-Fräskopf zur Verfügung. Insgesamt sind es sieben leistungsfähige Maschinen, die in zwei Schichten bedient werden.
Leistungsstarker Maschinenpark auch für große Dimensionen
„Mit unserem Maschinenpark können wir problemlos Werkstücke bis zur Größe 5000 x 2500 x 1500 mm bearbeiten“, beschreibt der Produktionsexperte die Möglichkeiten. „Wir fräsen mitunter ganze Autos auf den Maschinen. Zugegeben, die müssen wir dann schon ein bisschen hin- und herschieben. Aber das ist für Modellbauer ja Routine. Im Prinzip haben wir alle Möglichkeiten, um auch größer dimensionierte Projekte reibungslos und nach unseren hohen Qualitätsmaßstäben in unserer eigenen Fertigung abzuwickeln.“
Im Fokus
Arbeiten mit NC-Schablonen
In der Arbeit mit NC-Schablonen nutzen die Programmierer unternehmensspezifisch aufgebaute Prozessbibliotheken, in denen alle Maschinen inklusive der Steuerungen, Werkzeuge und Spannmittel als individuell aufbereitete digitale Objekte enthalten sind. Die Tebis-Software greift auf diese Bibliotheken zu. Die virtuellen Maschinen, die Spannmittel- und die Werkzeugbibliotheken sowie die Daten der eingemessenen Werkstückrohlinge bilden die individuelle Fertigungsumgebung des Unternehmens ab. In NC-Schablonen wiederum ist das optimierte Fertigungswissen aus dem Unternehmen hinterlegt – hier fließt das Know-how der Programmierer und Zerspaner ein. Das in Tebis systematisch aufbereitete Know-how des Unternehmens ermöglicht auf diese Weise ein standardisiertes Arbeiten und den Einsatz von Automatismen in der NC-Programmierung.
Die Formenbauer verarbeiten auf ihrem Maschinenpark in erster Linie Modellbauplatten und andere einschlägige Kunststoffe, darüber hinaus Aluminiumlegierungen, aber auch Werkzeugstähle und Composite-Materialien. Manchmal nehmen die Fachleute auch andere Werkstoffe wie Hartholz für besondere Werkstücke und Modelle unter Span – aber das ist derzeit eher die Ausnahme.
Effiziente Präzision und hohe Datendurchgängigkeit
Die Fachleute für CAD/CAM sind für alle Bereiche im Unternehmen tätig. In der Konstruktion kommt zwar häufig Catia zum Einsatz – getrieben von den Vorgaben der Automobilisten. „Sonst setzen wir aber komplett auf Tebis“, verrät Ostermann. „Und zwar von Anfang an. Wir arbeiten bereits seit dem Jahr 1989 mit diesem Programmpaket und waren in unserer Region wohl einer der ersten Tebis-Anwender. Wir haben die Anfänge zusammen mit Tebis erarbeitet. Das war niemals eine Einbahnstraße – in die Software ist ein gutes Maß an Schäfer-Know-how mit eingeflossen. Und auch heute stehen wir mit den Entwicklern bei Tebis in einem lebendigen Austausch.“
Wegen der Möglichkeit, sehr rationell auch ziemlich komplexe Geometrien zu bearbeiten, ist die Software prädestiniert für die Modell- und Formenbauaufgaben. Aber eben auch weit darüber hinaus ist effiziente Präzision gefragt. „Tebis ist ideal geeignet für verschiedene Arbeiten wie etwa das Schließen von Flächen. Das erledigen wir bevorzugt in Tebis – denn das kann dieses Softwarepaket schon immer deutlich schneller als alle anderen.“ Neben der durchdachten Programmierung sehen die Programmierer bei Schäfer vor allem die Bedienerführung als großes Plus – die ist an die Aufgabenstellungen angepasst und lässt unterschiedliche Arbeitsweisen zu.
Intuitiv beherrschbare Bedienung
„Tebis ist für uns das Programm der Wahl für CAD/CAM-Aufgaben in allen Bereichen des Unternehmens“, erläutert Ostermann. „Dank seiner vielen Möglichkeiten und seiner intuitiv beherrschbaren Bedienung ist es sehr flexibel für ein breites Spektrum an Werkstücken geeignet. Tebis ist über die Jahre mit unserem Unternehmen und unseren Ansprüchen gewachsen – und wir mit Tebis.“
Die Modell- und Formenbauer haben nach ihren Bedürfnissen zahlreiche Module im Einsatz – vom 5‑Achs-Simultanfräsen über die 2,5D-Bearbeitung bis hin zum Beschnittmodul und zur Kollisionsprüfung. In jüngster Vergangenheit und insbesondere mit Einführung von Tebis 4.1 ist verstärkt die Programmierung mit Features und Templates in den Vordergrund gerückt.
Featureerkennung erleichtert das Programmieren
„Ein Stoßfänger ist immer ein Stoßfänger“ verdeutlicht Ostermann. „Zwar sehen die Produkte am Ende individuell oft sehr unterschiedlich aus. Aber das Material, die Zustellung, die Bearbeitungsstrategie – all das bleibt im Wesentlichen gleich. Hier lassen sich wichtige Merkmale per Featureerkennung identifizieren und dann mit Hilfe von Templates rationell in lauffähige Programme umsetzen.“
Leiter der Produktion
Im Profil
Schäfer GmbH & Co. KG
Das Unternehmen Schäfer Modellbau in Osnabrück steht seit mehr als 100 Jahren für die Realisierung komplexer Modelle und Lehren. Die sehr hohe Fertigungstiefe und der moderne Maschinenpark ermöglichen hochpräzise Produkte in kürzester Zeit. Die 200 Mitarbeiter an drei Standorten zeichnen sich mit hoher Flexibilität, umfassendem Know-how und großer Einsatzbereitschaft aus.
Das Leistungsspektrum des Unternehmens reicht von Projektierung und Konstruktion über klassischen Formen‑, Lehren- und Modellbau sowie CNC-Bearbeitung bis hin zur additiven Fertigung. Ein weiteres Standbein ist der Fahrzeugumbau – hier bauen die Experten unter anderem Oldtimer um, elektrifizieren Autos oder führen Fahrzeugindividualisierungen aus.
Gerade Routineaufgaben, die sich immer wiederholen, wie das Setzen der Bohrungen für Spannsysteme, die Konstruktion von Füllflächen für die Schruppbearbeitung oder das Erstellen der Rohteile lassen sich elegant in regelbasierten CAD-Schablonen zusammenfassen. Diese CAD-Daten kann die Software direkt für die automatisierte CAM-Programmierung übernehmen.
Der Programmierer muss dazu lediglich das Bauteil selektieren und die Bearbeitungsrichtung festlegen. Alles Übrige erledigt Tebis. Dabei bleibt der Anwender flexibel und kann beispielsweise Länge, Radius oder Richtung von Elementen schnell und einfach per Mausklick modifizieren.
Kontrolle ist besser – aber mit den richtigen Werten
Weitere Funktionen, die die Modellbauer bei Schäfer seit Tebis 4.1 verstärkt nutzen, sind virtuelle Maschinen und digitale Zwillinge. Da Schäfer in der Regel mit Losgröße 1 arbeitet, sollte jede Bearbeitung auf Anhieb sitzen. Die Programme müssen also verlässlich und insbesondere ohne die Gefahr einer Kollision ablaufen. Effiziente Präzision ist hier gefordert. Deshalb geht inzwischen kein Programm mehr auf die Maschine, das nicht vorher simuliert und somit sicher auf Kollisionsfreiheit überprüft ist.
Gerade mit steigendem Automatisierungsgrad gewinnt die exakte Simulation an Bedeutung. Auch, weil die Programmierer sich auf die automatisch für die erkannten Features generierten Verfahrwege verlassen und sie nicht nochmals extra kontrollieren. „Vorher hatten darüber hinaus die Bediener auf den Maschinen die Werkzeuge meist manuell gewechselt“, berichtet Ostermann. „Jetzt setzen wir auf automatische Werkzeugwechsel – und da reichen die Standardmodelle nicht mehr aus. Hier können auch kleine Abweichungen fatale Folgen haben.“
Maschinen exakt vermessen ermöglicht effiziente Präzision
Deshalb haben die Experten von Tebis jede Maschine nochmals genau vermessen, damit die Ist-Daten auch mit den Modellen übereinstimmen. „Gerade bei den Bearbeitungsköpfen gab es relevante Abweichungen – etwa an der Spindel eine Nase, die im ursprünglichen digitalen Modell gar nicht vorhanden war. Auch die Schläuche waren nicht alle da, wo sie laut Modell hätten sein sollen. Mit den neu vermessenen digitalen Zwillingen sind wir jetzt auf der sicheren Seite und können in der Simulation die Kollisionsfreiheit zuverlässig prüfen.“
Genau vermessen und digital erfasst sind auch alle Spannmittel auf der Maschine. „Wir haben auf den Maschinen Säulen installiert – teilweise sind diese verschiebbar, teilweise sind sie fest“, erklärt der stellvertretende Produktionsleiter. „Auf diesen Säulen spannen wir Platten, auf denen das Rohteil eingerichtet wird. Ein festes Raster und Nullpunktspannsysteme sorgen für schnelles Rüsten – bei den meisten Teilen. Denn nicht für jedes Teil lohnt sich die Nullpunktspannung.“ Auch beim Aufbau der umfassenden Werkzeugbibliotheken, die alle Zerspanungswerkzeuge samt Geometrien und Schnittdaten enthalten, haben die Fachleute von Tebis unterstützt. Diese Bibliotheken sind eine weitere wichtige Voraussetzung für digitalisierte Abläufe und effiziente Präzision.
Effiziente Präzision für deutlich schnellere Durchläufe
Wenn die Programmierer die Tebis-Funktionen zum automatisierten Programmieren intensiv nutzen und damit von Routinearbeiten weitgehend befreit sind, sollten eigentlich die Programmierzeiten deutlich zurückgehen. „Das Gegenteil ist der Fall“, verrät Ostermann. „Unsere Arbeitsweise hat sich mit dem höheren Automatisierungsgrad signifikant verändert. Die Programme sind deutlich komplexer geworden. Wir brauchen also auch länger zum Programmieren – man muss im Vorfeld sehr präzise sein, sehr sorgfältig arbeiten und viel berücksichtigen, damit hinterher alles klappt.“
Das liegt an der komplett geänderten Arbeitsweise. „Früher haben unsere Bediener die Bearbeitungen live begleitet und etwa auch die Werkzeuge manuell eingewechselt und dann die Bearbeitung wieder angestoßen“, erinnert sich Ostermann. „Das ist jetzt ganz anders – die Bearbeitungen werden abends vorbereitet, und am nächsten Morgen sind die Teile komplett fertig. Mit der sorgfältigen Programmierung, die alle Eventualitäten bereits im Vorfeld berücksichtigt, haben wir unser Ziel erreicht. Unsere Maschinen laufen erheblich schneller und sicherer. Und sie sind deutlich besser ausgelastet als zuvor.“
Mehr Maschinenlaufzeit mit weniger Bedienern
Waren vorher für die sieben Maschinen, die bei Schäfer von zwei Schichten betreut werden, jeweils sieben Bediener im Einsatz, genügen heute trotz erheblich erhöhtem Durchsatz vier bis fünf Bediener. „Arbeitsplätze sind dabei nicht verlorengegangen – wir konnten vielmehr einige aus der Mannschaft der Maschinenbediener zu guten Programmierern weiterentwickeln.“
Meine Meinung
Über den eigenen Horizont hinausschauen
Natürlich weiß ein Fertigungsleiter in der Regel zumindest in etwa, wo es in seinem Bereich Optimierungsmöglichkeiten gibt. Was es anzupacken gilt und wo schon längst Maßnahmen zur Verbesserung fällig sind. Oft aber sind es nur Schlaglichter – der Betriebsalltag macht blind für den kritischen Blick aufs Ganze. Sätze wie „Eigentlich läuft’s doch!“ oder „Das hat doch immer ganz gut funktioniert“ sind dann nicht selten der Endgegner für Optimierungsprojekte. Hier kann der kritische Blick von außen helfen – ohne Scheuklappen und von kompetenten Fachleuten. Die Experten für Prozessoptimierung, Effizienzsteigerung und Produktivitätsverbesserung bei Tebis Consulting etwa wissen aus vielen erfolgreich begleiteten Projekten inzwischen sehr genau, wo man ansetzen muss und welche Maßnahmen konsequent umzusetzen sind, damit ein Optimierungsvorhaben ein voller Erfolg wird. Und letztlich alle von einer erhöhten Wettbewerbsfähigkeit des Unternehmens profitieren können. Richard Pergler
Der Umstieg auf Tebis 4.1 war sehr gut vorbereitet. Die Modellbauer nutzten die Gelegenheit auch dazu, mit Experten der Tebis-Beratungstochter Tebis Consulting die gesamten Abläufe im Unternehmen auf den Prüfstand zu stellen.
„Gemeinsam mit den Verantwortlichen bei Schäfer haben die top-down alle Abläufe und Strukturen durchleuchtet, haben sich ganz genau angeschaut, wie hier gearbeitet wird. Und dann entsprechende Handlungsempfehlungen ausgearbeitet“, berichtet Ostermann. „Im Prinzip war uns schon vorher klar, wo die Knackpunkte lagen. Wir wussten auch, wir müssen da etwas unternehmen – aber nicht genau, was. Das, was wir mit Tebis Consulting ausgearbeitet haben, ist zielführend und bringt uns wirklich nach vorn.“
Aufwändiger Umstieg schafft effiziente Präzision
Der Umstieg selbst war dann durchaus aufwändig – es war schließlich nicht nur ein Softwareupdate, sondern eine Umstellung der gesamten Prozesskette im Unternehmen. So mussten beispielsweise die Fidia-Maschinen mit neuer Software ausgestattet werden. „Das lief alles sehr gut – auch, weil wir uns darauf intensiv vorbereitet hatten und der Implementierer von Tebis sehr gut auf unsere Wünsche, unsere Arbeitsweise und unsere Vorstellungen eingegangen sind. Er hat unsere Leute sehr gut mitgenommen und einbezogen.“
Die Bediener, von denen im Vorfeld manche der Umstellung skeptisch und durchaus auch mit Ängsten gegenübergestanden waren, sind inzwischen von der Umstellung überzeugt. „Da will keiner mehr zurück zur vorherigen Arbeitsweise“, versichert der Fertigungsexperte. „Die Arbeitsplatzqualität ist deutlich höher geworden, das Arbeiten selbst angenehmer und stressfreier. Und wir gehen den Weg weiter – insbesondere in Sachen Mehrfachaufspannungen wollen wir uns in nächster Zeit weiter verbessern. Mit unseren Partnern von Tebis und Tebis Consulting haben wir eine Lösung erreicht, die uns neue Möglichkeiten eröffnet, die mehr Flexibilität und vor allem auch deutlich höhere Maschinenlaufzeiten generiert. Und die reibungslos funktioniert. Wir fertigen jetzt erheblich schneller – und sicherer. Und das ist ein Ergebnis, das sich sehen lassen kann.“