Productie versnellen: Bewezen strategieën om cyclus tijd te verkorten in automotieve bewerking

De uitdaging van het verbeteren van cyclus tijd in machine- en snijbewerkingen heeft draaiers vaak op zoek naar nieuwe oplossingen. Hier is hoe werkplaatsen omgaan met grote volumes, strikte procescontroles en de hoge kwaliteit die de automobielindustrie vereist.

Er zit een visie bij automotieve bewerking, een die toegewijde werktuigmachines ziet die staal- en gietijzeronderdelen per miljard produceren.

Die visie is de afgelopen decennia enigszins veranderd naarmate automakers en hun leveranciers zijn overgeschakeld op flexibele productiesystemen en geavanceerde materialen.

Maar het feit blijft dat productieaantallen in de automobielindustrie significant hoger liggen dan in andere industrieën.

Werkplaatsen die dergelijk werk willen aanbandigen, moeten hun potloden extreem scherp hebben, hun kwaliteitsborging in pristijn orde, hun on-time leveringsrecords gewoon dat – op tijd – en bovenop al dat, bereid zijn om elk jaar een paar procentpunten van hun stukprijs af te knippen.

Om al dat te bereiken vereist – onder andere – de juiste snijgereedschappen, samen met de toepassingskennis noodzakelijk om de kortste cyclus tijden en beste gereedschapslevensduur mogelijk te bereiken.

Uw snijgereedschappen consistent houden

Deze kennis is waardevol voor elke fabrikant, zelfs die gespecialiseerd zijn in het hoog-mix, laag-volume werk typisch voor de meeste job shops. De vraag wordt dan: Wat zijn die snijgereedschappen, en wat voor attributen hebben ze die ze onderscheiden van meer algemeengereedschappen?

Adam Glover, district manager bij OSG USA Inc., legt uit dat hoge-volume fabrikanten op zoek zijn naar consistentie in hun booren en frezen in plaats van een specifieke geometrie, graad of coating.

"Het ontwerp en de bewerkingskenmerken van automotieve tooling zullen heel vergelijkbaar zijn met die gebruikt door job shops, maar als u een miljoen per jaar van iets produceert, kunt u geen verrassingen tolereren," zegt Glover.

"U hebt voorspelbare gereedschapslevensduur nodig, en wanneer het tijd is om een boor of ander rond gereedschap te wisselen – of enige snijder, voor die materie – wilt u het erin zetten en cycle start indrukken," voegt hij toe. "Dat is de topprioriteit, weshalb automakers altijd de hoogstkwalitatieve gereedschappen selecteren, ongeacht de prijs."

Het budget balanceren

Maar wacht – iedereen die gefabriceerde onderdelen voor de automobielindustrie heeft aangeboden weet dat de inkooporder meestal gaat naar de leverancier die de laagste stukprijs kan bieden. Suggereert dat niet dat werkplaatsen zuinig moeten zijn bij het plannen van hun toolingbudgetten? Niet echt, zegt Brent Marsh, business development manager voor het Noord-Amerikaanse automotieve gebied bij Sandvik Coromant Inc.

"De herhalende aard van hoge-volume automotieve bewerking vereist dat variatie in de processen, de werktuigmachines, de werkspanning, de meetinstrumenten, en vooral de snijgereedschappen tot een minimum worden beperkt over een langere periode," zegt Marsh.

"Alles vereist goede procescapabiliteit, met minder afhankelijkheid van operators die handmatig ingrijpen om de gewenste eindresultaten te bereiken," voegt hij toe. "Het zijn deze factoren die de laagste stukprijs bepalen, ongeacht wat u bewerkt."

Dat is allemaal goed en wel voor automakers met hun voorliefde voor gietijzer, staal en aluminium, maar wat met iedereen anders? Job shops bewerken van roestvrij staal tot Inconel, composieten tot hoogsterkte legeringen. Voorspelbaarheid is zeker hier ook belangrijk, maar een premieprijs betalen voor premium ronde tooling kan minder aantrekkelijk zijn gegeven de behoefte aan meer frequente wissels – in deze omgeving worden snijgereedschappen soms gebruikt voor een fractie van hun potentiële levensduur en dan op de plank of in een draaiers gereedschapskist gezet. Is premium tooling het nog waard?

LEES MEER: Leer de verschillen tussen cyclus tijd en takt tijd.

Buiten gietijzer om

Chad Hefflinger denkt dat het zo is. Een senior applications engineer bij Kennametal Inc., gespecialiseerd in polycristallijn diamant (PCD) en polycristallijn kubisch boornitriet (PCBN) tooling, en hij besteedt veel van zijn tijd aan het ondersteunen van original equipment manufacturers (OEMs) en Tier I automotieve leveranciers.

Hefflinger is het eens dat de laagste kosten per onderdeel vaak worden geleverd met de duurste snijgereedschappen.

"Vanwege de levensduur die deze gereedschappen bieden en de veeleisende aard van automotief werk, is het heel gemakkelijk om de hogere kosten van PCD en PCBN te rechtvaardigen," zegt hij.

Maar vergeet hardmetaal niet, voegt Hefflinger toe. Terwijl PCD-tooling algemeen gebruikt wordt om gietaluminium motorblokken, koppen en versnellingsbakbehuizingen te frezen en boren, en PCBN een favoriet is voor gietijzer en geharde staalcomponenten, blijft hardmetaal een populaire keuze voor sommige van de nieuwere materialen, waaronder gecompacteerd grafit gietijzer (CGI) en hoogsterkte legeringsstalen, beide zien toenemend gebruik in de automotieve ruimte.

OSG's Adam Glover merkt op dat roestvrij staal en andere legeringen op de vlakte liggen, en dat hardmetaal nog steeds heerst voor iedereen die deze metalen bewerkt.

"Ik werk met vier shops die brandstoorspoorkomponenten maken, meestal 316 roestvrij, maar ik zie ook 304 roestvrij, 2205 duplex, 4140 en 8620 legeringsstalen – het is min of meer across the board," zegt hij. "We zien zelfs enig composietgebruik, zoals met de binnenframe voor de bumper op de nieuwe Corvette. Wat automakers ook bewerken, de eisen zijn basically hetzelfde – lange gereedschapslevensduur, hoge productiviteit en consistente kwaliteit."

Als seconden tellen

Elk van de experts die voor dit artikel geïnterviewd zijn, zegt dat aangepaste gereedschappen heel gebruikelijk zijn in automotieve toepassingen.

"We zien veel vraag naar de instelbare mes-vorm reamers gebruikt in superafwerkingsapplicaties, combinatie trapbooren en porting gereedschappen, geaderde PCD frezen en een hele reeks andere aangepaste oplossingen," zegt Brent Marsh van Sandvik Coromant. "Seconden tellen in deze omgeving, dus automakers zullen doen wat nodig is om de kortste cyclus tijd te leveren, wat op zijn beurt leidt tot de laagste kosten per onderdeel."

Kennametal's Hefflinger bevestigt dat laatste punt, met één voorbehoud: "Het is hooggespecialiseerd, waar, maar er zijn ook enkele gemeenschappelijke kenmerken," zegt hij. "Elke motor heeft inlaat- en uitlaatcollectoren, brandstofinspoeitingpoorten, bougie gaten – dat zijn allemaal uitstekende toepassingen voor aangepaste booren en reamers omdat dezelfde gereedschapsontwerpen over veel verschillende deelnummers gebruikt kunnen worden."

Al dit is goed voor automakers, maar wat betekent het voor shops die geen miljoenen onderdelen per jaar maken? Misschien niets, behalve voor één ding: De ingenieurs die bij Ford, Chevy, GM en al de rest werken weten dat taak één in elk productieproces is om het meest stabiele proces mogelijk te ontwikkelen.

Verrassingen zijn een doder, zullen ze u vertellen, en de beste manier om de resulterende productievertragingen en kwaliteitsproblemen te vermijden is om de hoogstkwalitatieve tooling te kopen, ongeacht de hoeveelheid onderdelen of het bewerkte materiaal.

Welke uitdagingen hebben u tegengekomen bij het bewerken van automotieve materialen? Welke unieke oplossingen heeft u gevonden?