Moderne Produktionsstätten stehen vor einer grundlegenden Frage: Wie kann man in der gleichen Zeit mehr produzieren? Die Automatisierung der CNC-Bearbeitung liefert eine konkrete Antwort. Automatisierte Bearbeitungszentren können die Durchlaufzeit einer gesamten Serie im Vergleich zu herkömmlichen manuellen Methoden um bis zu 40–50 % verkürzen.
Die Zeitersparnis bei der CNC-Bearbeitung ergibt sich aus mehreren sich überschneidenden Faktoren. Die Maschine wartet nicht auf den Bediener, Werkzeuge werden automatisch gewechselt und die Qualitätskontrolle erfolgt parallel zur Bearbeitung. Jede dieser Änderungen bringt für sich genommen messbare Ergebnisse, und zusammen bilden sie ein System, das schneller und vorhersehbarer arbeitet.
Unternehmen, die automatisierte CNC-Bearbeitungssysteme eingeführt haben, berichten von einem Anstieg der tatsächlichen Zerspanungszeit von etwa 58 % auf über 85 % der verfügbaren Maschinenzeit. Dies ist keine Theorie, sondern ein dokumentiertes Ergebnis aus realen Produktionsstätten. Der folgende Artikel beschreibt, welche Phasen am meisten profitieren und welche Systeme die schnellsten Ergebnisse liefern.
Um wie viel verkürzt die Automatisierung der CNC-Bearbeitung die Produktionszykluszeit?
Die Produktionszykluszeit ist einer der wichtigsten Effizienzindikatoren in jedem Bearbeitungsbetrieb. Die Automatisierung beeinflusst sie auf vielfältige Weise: Sie verkürzt die Maschinenzeit durch bessere Werkzeugwege, eliminiert Stillstandzeiten für Werkzeugwechsel und ermöglicht einen kontinuierlichen Betrieb rund um die Uhr. Jedes dieser Elemente schlägt sich in einem harten numerischen Ergebnis nieder.
Maschinenzeit vor und nach der Implementierung der Automatisierung
Vor der Einführung der Automatisierung ist ein typisches Bearbeitungszentrum tatsächlich nur zu 55–60 % der verfügbaren Zeit mit dem Zerspanen beschäftigt. Der Rest entfällt auf Stillstandzeiten für manuelles Be- und Entladen, Werkzeugwechsel, Messungen und Einstellungskorrekturen. Die Maschine steht still und wartet, obwohl sie arbeiten könnte.
Nach der Implementierung eines automatisierten CNC-Maschinenbediensystems steigt die Auslastungsrate auf 80–88 %. In einem dokumentierten Fall in einem Werk, das orthopädische Komponenten herstellt, erreichte der OEE-Wert (Gesamtanlageneffektivität) nach der Einführung eines automatischen Werkzeugwechslers und eines Messsystems 88 %. Dies ist eine Veränderung, die ohne zusätzliche Maschinen den tatsächlichen Produktionsausstoß um ein Dutzend bis zu mehreren Dutzend Prozent erhöht.
Untersuchungen zur Reduzierung der Zykluszeit bei der CNC-Bearbeitung zeigen, dass die Optimierung der Zerspanungsparameter und Werkzeugwege allein die Zykluszeit um bis zu 49 % senken kann. Die Kombination dieser Optimierung mit mechanischer Automatisierung liefert Ergebnisse, die mit anderen Methoden nur schwer zu erreichen sind.
Reduzierung von Stillstandzeiten durch automatischen Werkzeugwechsel
Jeder manuelle Werkzeugwechsel kostet Zeit. In der Praxis verliert der Bediener bei diesem Vorgang zwischen 30 Sekunden und mehreren Minuten, je nach Komplexität des Vorgangs. Bei der Produktion von tausend Teilen führt dies zu Stunden an verlorener Maschinenzeit.
Automatische Werkzeugwechsler (ATC) reduzieren die Zeit für einen Wechsel auf 3–8 Sekunden. Ein Betrieb, der von manuellem Wechsel auf einen 60-fach-Kettenwechsler mit einer Umschaltzeit von 3,8 Sekunden umgestellt hat, verkürzte die Bearbeitungszeit der gesamten Serie von 160 auf 116 Minuten. Das ist eine reale Ersparnis von 27 % allein durch den Werkzeugwechsel.
Der automatische CNC-Werkzeugwechsel eliminiert eine der häufigsten Ursachen für Stillstandzeiten in der Serienfertigung. Gleichzeitig reduziert er das Risiko von Montagefehlern, da das Werkzeug immer in der gleichen, programmierten Reihenfolge in die Spindel gelangt.
Kontinuierlicher Betrieb rund um die Uhr ohne Bedienereingriff
Ein menschlicher Bediener arbeitet in einer oder zwei Schichten. Eine automatisierte CNC-Maschine kann rund um die Uhr, sieben Tage die Woche arbeiten. Dies ist ein grundlegender Unterschied bei der Produktionsplanung.
Die mannlose CNC-Bearbeitung wird möglich, wenn das System einen Stangenlader oder einen Beladeroboter mit automatischer Messung und Prozessüberwachung kombiniert. Der Bediener richtet die Maschine vor Schichtbeginn ein, und die Produktion läuft über Nacht ohne sein Zutun weiter. Betriebe, die diese Methode anwenden, berichten von einer Produktionssteigerung um 30–60 %, ohne dass neue Mitarbeiter eingestellt werden müssen.
Reale Zahlen aus automatisierten Fertigungsbetrieben
Konkrete Daten aus Automatisierungsprojekten sagen mehr aus als allgemeine Erklärungen. Die folgende Tabelle stellt die Ergebnisse vor und nach der Automatisierung gegenüber, basierend auf dokumentierten Produktionsfällen.
Ergebnisse der Automatisierung in Fertigungsbetrieben
| Kennzahl | Vor der Automatisierung | Nach der Automatisierung | Veränderung |
|---|---|---|---|
| Produktionszykluszeit | 12 Stunden | 7,2 Stunden | –40% |
| Werkzeugstillstandszeiten | 10 Std./Woche | 6 Std./Woche | –40% |
| Maschinenauslastung (OEE) | 58% | 88% | +30 pp |
| Rüstzeit | 2 Stunden | 1,5 Stunden | –25% |
| Ausschussquote | 5% | 2% | –60% |
Die Daten aus der Tabelle zeigen, dass Automatisierung nicht einen Indikator auf Kosten eines anderen verbessert. Sie verkürzt die Zeit, reduziert Abfall und steigert gleichzeitig die Qualität. Ein Werk in Deutschland, das elektronische Bauteile herstellt, senkte die Ausschussquote von 5 % auf 2 %, was direkt die Zeit für Nachbesserungen und die erneute Bearbeitung fehlerhafter Teile verkürzte.
Welche Schritte der CNC-Bearbeitung profitieren am meisten von der Automatisierung?
Nicht jeder Prozessschritt reagiert gleichermaßen auf Automatisierung. Die größten Zeiteinsparungen ergeben sich dort, wo bisher wiederkehrende manuelle Tätigkeiten ausgeführt wurden. Drei Bereiche stechen besonders hervor: Rüstvorgänge zwischen den Serien, das Be- und Entladen von Werkstücken sowie die Qualitätskontrolle.
Hauptbereiche der Zeiteinsparung
- Maschinenrüstzeiten — der Wechsel von einer Serie zur nächsten nimmt bei manuellen Methoden zwischen einigen Dutzend Minuten und mehreren Stunden in Anspruch
- Be- und Entladen von Werkstücken — ein Roboter führt den Zyklus in konstanter Zeit aus, ohne Pausen oder Verzögerungen durch Ermüdung
- Messung und Qualitätskontrolle — ein integriertes System misst das Werkstück während der Bearbeitung, nicht erst nach deren Abschluss
Jeder dieser Bereiche verursacht Zeitverluste, die sich über die gesamte Produktionsschicht summieren. Die Eliminierung dieser Verluste ist möglich, ohne die Werkzeugmaschinen selbst auszutauschen, indem Automatisierungssysteme in den bestehenden Maschinenpark integriert werden.
Verkürzung der Maschinenrüstzeit zwischen den Serien
Die Rüstzeit einer CNC-Maschine ist einer der Hauptfaktoren, die die Produktionsflexibilität einschränken. Bei manuellen Methoden erfordert der Wechsel einer Werkstückserie das Anhalten der Maschine, den Austausch der Vorrichtungen, das Einstellen neuer Nullpunkte und die Überprüfung des ersten Werkstücks. Der gesamte Vorgang dauert zwischen 30 Minuten und bis zu 3–4 Stunden.
Die SMED-Methode (Single-Minute Exchange of Die) in Kombination mit Automatisierung ermöglicht es, die Rüstzeit um 50–90 % zu senken. In der Praxis bedeutet dies, einen einstündigen Stillstand durch eine nur wenige Minuten dauernde Pause zu ersetzen. Systeme zur automatischen Werkzeugidentifikation und die Speicherung der Parameter im Speicher der CNC-Steuerung beschleunigen den Neustart auf ein Minimum.
Automatisches Be- und Entladen von Werkstücken im Bearbeitungszentrum
Ein Beladeroboter arbeitet im Takt der Maschine ohne jegliche Unterbrechung. Er entnimmt das Werkstück aus der Zuführung, spannt es in die Halterung ein, wartet das Ende des Zyklus ab, legt das fertige Teil ab und entnimmt das nächste. Der gesamte Prozess ist in einer Schleife organisiert und erfordert über viele Stunden hinweg keinen Eingriff durch den Bediener.
Die robotergestützte Bedienung von CNC-Maschinen eliminiert die Wartezeit der Maschine auf den Bediener, was die häufigste Ursache für Stillstände in Betrieben ohne Automatisierung ist. Betriebe, die Beladeroboter einsetzen, können die Produktion in der dritten Schicht ohne zusätzliche Personalkosten laufen lassen. Dabei kann ein Roboter mehrere Werkzeugmaschinen gleichzeitig bedienen, was die Produktivität der gesamten Fertigungszelle drastisch verbessert.
Die Implementierung eines Beladeroboters ist selbst bei bestehenden Maschinen möglich. Systeme, die auf kollaborativen Robotern (Cobots) basieren, können innerhalb weniger Tage an einem Standard-Bearbeitungszentrum installiert werden, ohne dass ein kostspieliger Umbau des Arbeitsplatzes erforderlich ist.
Messung und Qualitätskontrolle integriert in den Maschinenzyklus
Die traditionelle Qualitätskontrolle erfolgt nach Abschluss der Bearbeitung. Das Werkstück gelangt in den Messraum, wird vermessen und die Ergebnisse werden an die Maschine zurückgemeldet. Bei großen Serien nimmt dieser Prozess einen erheblichen Teil der gesamten Durchlaufzeit in Anspruch.
Die integrierte Messung im CNC-Zyklus ändert diese Reihenfolge. Ein im Spindelstock montierter Messtaster vermisst das Werkstück direkt auf der Maschine, nach jedem Arbeitsgang oder nach dem gesamten Zyklus. Das System korrigiert automatisch Werkzeugverschiebungen, bevor ein Maßfehler entsteht. Die Zeit für die Qualitätskontrolle ist kein separater Schritt mehr, sondern wird Teil des Maschinenzyklus selbst.
Wie schneidet CNC-Automatisierung im Vergleich zur manuellen Bearbeitung ab?
Der Vergleich zwischen manueller und automatisierter Bearbeitung erfordert die gleichzeitige Betrachtung mehrerer Dimensionen. Die reine Maschinenzeit ist nur eine davon. Ebenso wichtig sind die Maßhaltigkeit, die gesamte Durchlaufzeit des Auftrags und die Zeit, die durch Nachbesserungen fehlerhafter Teile verloren geht.
Effizienz des Bedieners bei manueller und automatisierter Bedienung
Ein erfahrener CNC-Maschinenbediener erreicht in den ersten Stunden seiner Schicht eine hohe Produktivität. Ermüdung, Pausen und Ablenkungen verringern jedoch allmählich das Tempo und die Präzision der Arbeit. Eine automatisierte Maschine hält die Parameter während des gesamten Zyklus konstant, unabhängig von der Tageszeit.
Die Effizienz eines automatisierten Bearbeitungszentrums ist in der Praxis um 30–50 % höher als bei manueller Bedienung, bei gleichbleibender oder höherer Qualität. Ein Bediener kann dabei mehrere automatisierte Stationen gleichzeitig überwachen, anstatt nur eine Maschine im manuellen Modus zu bedienen.
Maßhaltigkeit von Werkstücken bei der Serienfertigung
Die manuelle Bearbeitung birgt das Risiko von Maßabweichungen zwischen den Werkstücken. Jedes manuelle Einspannen, jeder Bedienerwechsel und jede Korrektur der Einstellungen führt zu kleinen Abweichungen. Bei großen Serien summieren sich diese Abweichungen und führen zu Ausschuss.
Die Maßhaltigkeit bei der automatischen CNC-Bearbeitung ist deutlich höher, da jedes Werkstück nach demselben NC-Code, mit derselben Werkzeugkorrektur und in derselben Aufnahme bearbeitet wird. Die Ausschussquote sinkt um 40–60 % im Vergleich zu manuellen Methoden, was die Zeit für Nachbesserungen und Nachbearbeitungen direkt verkürzt.
Eine höhere Wiederholgenauigkeit senkt zudem den Werkzeugverschleiß, da die Schnittparameter stets im optimalen Bereich gehalten werden. Die Maschine schneidet nicht bei einem Teil zu tief und beim nächsten zu flach, wie es bei manuellen Korrekturen vorkommen kann.
Auftragsdurchlaufzeit bei verschiedenen Automatisierungsgraden
Die Zeit von der Auftragsannahme bis zur Auslieferung der fertigen Werkstücke hängt von jedem Prozessschritt ab. Bei der manuellen Bearbeitung verlängert jeder Stillstand und jede Wartezeit diese Dauer auf unvorhersehbare Weise.
Ein Produktionsbetrieb in der Automobilindustrie konnte die Produktionszykluszeit nach der Einführung der Automatisierung von 12 auf 7,2 Stunden verkürzen, was einer Reduzierung um 40 % entspricht. Im Präzisionssektor sank die Rüstzeit von 2 Stunden auf 1,5 Stunden, und der gesamte Produktionsplan wurde vorhersehbarer. Die Stabilität des Zeitplans ist für die Termintreue bei Lieferungen von Bedeutung, was ein Schlüsselfaktor in der Serienfertigung ist.
Bei der Planung des Produktionszeitplans ist es sinnvoll, nicht nur die Maschinenzeit zu messen, sondern die gesamte Zykluszeit vom Beladen bis zur Qualitätskontrolle. Versteckte Verluste verbergen sich oft in den Übergängen zwischen den Phasen, nicht im Zerspanungsprozess selbst.
Fehler und Nachbesserungen sowie die gesamte Produktionszeit bei beiden Methoden
Jeder Ausschuss bedeutet verlorene Maschinenzeit, Material und Energie. Bei einer Ausschussquote von 5 % pro tausend Teile muss ein Betrieb 50 zusätzliche Bearbeitungsvorgänge einplanen. Bei einer automatisierten Linie, bei der der Ausschuss auf 2 % sinkt, liegt diese Zahl bei nur 20.
Die Eliminierung von Produktionsfehlern durch CNC-Automatisierung verkürzt die gesamte Auftragsabwicklungszeit auf eine Weise, die in der reinen Maschinenzykluszeit nicht sichtbar ist. Die Reduzierung von Nachbesserungen und Nachbearbeitungen setzt Maschinenkapazitäten für neue Aufträge frei. Betriebe, die eine automatische In-Prozess-Maßkontrolle eingeführt haben, konnten die Kosten für Nachbesserungen um zehn bis mehrere Dutzend Prozent senken.
Wichtig ist, dass die Qualitätsverbesserung durch Automatisierung keine zusätzlichen Qualitätsprüfer erfordert. Das System erkennt Abweichungen selbstständig und korrigiert diese in Echtzeit, bevor ein fehlerhaftes Teil die Maschine verlässt.
Hinweis: Bei der Bewertung der Wirtschaftlichkeit einer Automatisierung sollte nicht nur die Maschinenzeit berücksichtigt werden, sondern auch die Zeit, die das Bedienpersonal für Nachbesserungen und manuelle Inspektionen aufwendet. Diese Kosten werden in Produktionskalkulationen oft unterschätzt.
Präzise CNC-Metallbearbeitung mit Lieferung in die gesamte Europäische Union
CNC Partner ist ein Unternehmen mit langjähriger Erfahrung in der Bearbeitung von Metallen und Kunststoffen. Der Betrieb verfügt über einen modernen Maschinenpark und realisiert sowohl Einzelaufträge als auch Serienfertigungen mit tausenden Stückzahlen. Jeder Auftrag durchläuft eine strenge Qualitätskontrolle, und die Lieferung in die Länder der Europäischen Union erfolgt effizient und termingerecht.
Das Spektrum der verfügbaren Dienstleistungen ist breit gefächert. Professionelle CNC-Metallbearbeitung umfasst verschiedene Zerspanungsmethoden, die auf die spezifischen Material- und Maßanforderungen jedes Projekts abgestimmt werden. Das Unternehmen nimmt Aufträge von Produktionsbetrieben, Konstruktionsbüros sowie Unternehmen aus der Metallverarbeitungsbranche an, denen es an Kapazitäten mangelt.
Umfang der Zerspanungsdienstleistungen
Die Werkstatt führt vier technologische Hauptprozesse durch:
- Metallfräsen — CNC-Fräsen auf Bearbeitungszentren mit Arbeitsbereichen bis zu 1700 x 900 x 800 mm, ausgelegt für die Herstellung von Präzisionsbauteilen mit komplexer Geometrie
- Drehbearbeitung — CNC-Drehen mit der Möglichkeit der Bearbeitung durch angetriebene Werkzeuge und Winkelköpfe, sowohl für Metalle als auch für Kunststoffe
- Flachschleifen — CNC-Schleifen mit einer Oberflächengenauigkeit von bis zu Ra 0,63, Arbeitsbereiche bis zu 2000 x 1000 mm
- Drahterodieren — Drahterodieren WEDM zur Bearbeitung von Materialien mit einer Härte von bis zu 64 HRC bei Konturen, die mit konventionellen Methoden nicht erreichbar sind
Detaillierte Informationen zu den Auftragsbedingungen finden Sie auf der Seite der Preisliste für CNC-Bearbeitungsdienstleistungen.
Leistungen in der CNC-Metallbearbeitung
Von Kunden bestätigte Qualität
Das Unternehmen ist seit fast 30 Jahren auf dem Markt tätig und baut seinen Maschinenpark kontinuierlich aus. Kostenvoranschläge für Aufträge werden innerhalb von 2 bis 48 Stunden erstellt, und die Aufträge selbst werden innerhalb von 3 bis 45 Arbeitstagen ausgeführt. Die schnelle Lieferung innerhalb der Europäischen Union sorgt dafür, dass die Zusammenarbeit unabhängig vom Standort des Auftraggebers reibungslos verläuft.
Kundenmeinungen zu CNC Partner bestätigen die hohe Ausführungsqualität und Termintreue. Alle Versandaufträge erreichen die Empfänger innerhalb der Europäischen Union effizient und ohne Verzögerungen. Bei größeren Verträgen liefert das Unternehmen die fertigen Bauteile mit eigenem Transport direkt an den Empfänger.
Produktionsaufträge, Angebotsanfragen und technische Beratungen können über die Seite Kontakt zu CNC Partner eingereicht werden.
Welche Automatisierungssysteme verkürzen die CNC-Bearbeitungszeit am stärksten?
Der Markt bietet viele Automatisierungslösungen für die CNC-Bearbeitung, jedoch erzielen nicht alle die gleichen Zeiteffekte. Den größten Einfluss auf die Verkürzung der Gesamtproduktionszeit haben Systeme zur mechanischen Materialhandhabung sowie Software zur Unterstützung der Programmierung. Beide Bereiche ergänzen sich gegenseitig.
Systeme mit dem größten Einfluss auf die CNC-Bearbeitungszeit
- Belade- und Entladeroboter an Bearbeitungszentren
- Stangenlader an CNC-Drehmaschinen
- Automatische Werkzeugwechsler (ATC) mit Werkzeugmagazinen
- CAM-Systeme mit automatischer Werkzeugweggenerierung
- Echtzeit-Überwachungssysteme für Maschinenlaufzeiten
Jede der genannten Lösungen kann schrittweise implementiert werden, beginnend mit dem Bereich, der im jeweiligen Betrieb die größten Zeitverluste verursacht. Es ist nicht erforderlich, sofort eine vollautomatisierte Produktionslinie aufzubauen.
Beladeroboter und Stangenlader bei CNC-Dreh-Fräszentren
Beladeroboter an CNC-Maschinen beseitigen die häufigste Ursache für Stillstandzeiten, nämlich das Warten der Maschine auf das Einlegen eines neuen Werkstücks. Der Roboter arbeitet mit einer Wiederholgenauigkeit, die ein manueller Bediener über eine ganze Schicht hinweg nicht gewährleisten kann. Der Ladezyklus dauert immer gleich lang, unabhängig von der Uhrzeit oder der Anzahl der bereits durchgeführten Arbeitsgänge.
Stangenlader, die an CNC-Drehmaschinen eingesetzt werden, gehen noch einen Schritt weiter. Das Materialstangenmaterial wird automatisch gemäß einer programmierten Aufteilung zugeführt, und die Maschine kann aufeinanderfolgende Abschnitte ohne Unterbrechung bearbeiten. Die Produktion kann die ganze Nacht hindurch ohne Anwesenheit eines Bedieners laufen. Ein Stangenlader kann Stangen mit einer Länge von bis zu 3–6 Metern verarbeiten, was bei kurzen Werkstücken Hunderte von Zyklen ohne menschliches Eingreifen bedeutet.
Bei der Auswahl eines Beladeroboters müssen das Gewicht der Werkstücke und die Taktzeit der Maschine berücksichtigt werden. Bei kurzen Zyklen muss der Roboter sehr effizient arbeiten, um nicht zum Engpass im Prozess zu werden.
CAM-Software und automatische Werkzeugweggenerierung
CAM-Software verkürzt die Produktionsvorbereitungszeit, die bei komplexen Werkstücken und manueller Programmierung viele Stunden in Anspruch nehmen kann. Moderne CAM-Systeme generieren automatisch optimale Werkzeugwege unter Berücksichtigung der Werkstückgeometrie, der verfügbaren Werkzeuge und der Bearbeitungsparameter. Die Programmierzeit wird um die Hälfte oder mehr reduziert.
Die automatische Generierung von Werkzeugwegen bietet zudem den Vorteil kürzerer Maschinenzyklen. CAM-Algorithmen wählen Frässtrategien, die Leerwege des Werkzeugs minimieren und die tatsächliche Schnittzeit maximieren. In der Praxis verkürzt sich der reine Maschinenzyklus um 15–25 % im Vergleich zu manuell geschriebenen Programmen.
Durch künstliche Intelligenz unterstützte CAM-Systeme können die Produktionshistorie analysieren und immer bessere Parameter für zukünftige Aufträge vorschlagen. Durch das Lernen aus Daten früherer Serien wird jede nachfolgende Charge effizienter produziert. Die CNC-Programmierzeit für neue Werkstücke, die bereits bearbeiteten ähneln, verkürzt sich dadurch noch weiter.
Hinweis: Die Integration des CAM-Systems mit der Werkzeugdatenbank des Betriebs ermöglicht die automatische Auswahl von Werkzeugen für einen spezifischen Auftrag. Dies eliminiert die Zeit, die für die manuelle Planung von Arbeitsgängen aufgewendet wird, und verringert das Risiko der Auswahl ungeeigneter Schnittparameter.
FAQ: Häufig gestellte Fragen
Wie groß sind die Zeiteinsparungen durch die Automatisierung der CNC-Bearbeitung in der Praxis?
Produktionsbetriebe, die eine vollständige Automatisierung der CNC-Bearbeitung implementiert haben, erreichen eine Verkürzung der Produktionszykluszeit um 25–50 %. Die tatsächliche Schnittzeit steigt von etwa 58 % auf über 85 % der verfügbaren Maschinenzeit. Ein Beladeroboter eliminiert Stillstandzeiten zwischen den Zyklen, und der automatische Werkzeugwechsel verkürzt jede Werkzeugunterbrechung auf nur 3–8 Sekunden.
Bei der Serienfertigung summieren sich die Effekte sehr schnell. Ein Betrieb, der Automobilkomponenten herstellt, konnte die Durchlaufzeit einer Serie von 12 auf 7,2 Stunden verkürzen. Die Kombination von mechanischer Automatisierung mit CAM-Software liefert Ergebnisse, die durch eine einzelne Prozessänderung nicht zu erreichen wären.
Ermöglicht die CNC-Automatisierung den Betrieb der Maschine ohne Bediener rund um die Uhr?
Ein automatisiertes Bearbeitungszentrum kann die ganze Nacht und am Wochenende ohne Bedienereingriff arbeiten. Voraussetzung dafür ist die Kombination mehrerer Elemente: Stangenlader oder Beladeroboter, automatischer Werkzeugwechsel sowie ein Prozessüberwachungssystem. Der Bediener rüstet die Maschine vor der Schicht ein, und die Produktion läuft ohne Unterbrechung weiter.
Stangenlader an CNC-Drehmaschinen verarbeiten Material mit einer Länge von bis zu 6 Metern. Bei kurzen Werkstücken bedeutet dies Hunderte von Zyklen ohne jeglichen Eingriff. Betriebe, die diese Methode anwenden, berichten von einer Produktionssteigerung um 30–60 %, ohne neue Mitarbeiter einzustellen.
Der Dauerbetrieb rund um die Uhr verändert die Art und Weise, wie der gesamte Produktionsplan erstellt wird. Die Lieferzeiten verkürzen sich und die Produktionskapazität steigt, ohne dass der Maschinenpark erweitert werden muss.
Welche Phasen der CNC-Bearbeitung verlieren ohne Automatisierung am meisten Zeit?
Die größten Zeitverluste bei der manuellen Bedienung von CNC-Maschinen treten in drei Bereichen auf. Der erste ist das Umrüsten der Maschine zwischen den Serien, was bei manuellen Methoden zwischen 30 Minuten und bis zu 4 Stunden dauert. Der zweite ist das Be- und Entladen der Werkstücke, bei dem die Maschine untätig auf den Bediener wartet. Der dritte ist die Qualitätskontrolle, die nach Abschluss der Bearbeitung außerhalb des Maschinenzyklus durchgeführt wird.
Die Automatisierung jedes dieser Bereiche bringt konkrete Ergebnisse. Die Anwendung der SMED-Methode in Verbindung mit Automatisierung verkürzt die Umrüstzeit um 50–90 %. Eine integrierte Messtaster-Sonde in der Spindel vermisst das Werkstück während der Bearbeitung, was einen separaten Kontrollschritt vollständig eliminiert.
Wie verkürzt CAM-Software die CNC-Bearbeitungszeit?
Moderne CAM-Software generiert automatisch optimale Werkzeugwege unter Berücksichtigung der Werkstückgeometrie und der verfügbaren Werkzeuge. Die Programmierzeit verkürzt sich im Vergleich zum manuellen Schreiben von NC-Code um die Hälfte. Algorithmen minimieren Werkzeugbewegungen ohne Schnitt, wodurch der Maschinenzyklus selbst um 15–25 % kürzer ist.
Durch künstliche Intelligenz unterstützte CAM-Systeme lernen aus den Daten früherer Serien und schlagen bessere Parameter für nachfolgende Aufträge vor. Jede weitere Charge ähnlicher Werkstücke wird effizienter produziert. Die Integration des CAM-Systems mit der Werkzeugdatenbank des Betriebs eliminiert zudem die Zeit für die Planung der Arbeitsgänge vor jedem Auftrag.
Zusammenfassung
Die Automatisierung der CNC-Bearbeitung führt zu einer messbaren Verkürzung der Produktionszeit in jeder Phase, von der Programmierung über die Bearbeitung bis hin zur Qualitätskontrolle. Betriebe, die vollständige Automatisierungssysteme implementiert haben, konnten ihre Zykluszeiten um 25–50 % verkürzen, die Maschinenauslastung von etwa 58 % auf über 85 % steigern und die Ausschussquote um 40–60 % senken. Diese Ergebnisse sind sowohl in kleinen Bearbeitungsbetrieben als auch in großen Produktionszentren realisierbar.
Die Zeitersparnis bei der automatisierten CNC-Bearbeitung resultiert nicht aus einer einzelnen Änderung, sondern aus der Kumulation zahlreicher Verbesserungen. Schnellere Werkzeugwechsel, ein kontinuierlicher Betrieb rund um die Uhr, robotergestützte Beladung und intelligente CAM-Software bilden zusammen ein System, das in der gleichen Zeit mehr produziert und dabei weniger Fehler verursacht. Unternehmen, die sich für eine schrittweise Einführung der Automatisierung entscheiden, können Engpässe sukzessive beseitigen und die Produktivität steigern, ohne eine einmalige, hohe Investition in einen neuen Maschinenpark tätigen zu müssen.
Quellen:
- https://www.upet.ro/annals/mechanical/pdf/2024/26_Soica_3_Annals_26_2024.pdf
- https://ijiird.com/wp-content/uploads/2017/04/010407-Productivity-Improvement-by-Cycle-Time-Reduction-in-CNC-Machining.pdf
- https://www.ijsrd.com/articles/IJSRDV6I20213.pdf
- https://ijsrset.com/paper/3169.pdf
- https://ijmer.com/papers/Vol5_Issue9/Version-1/C5911826.pdf
- https://imt.uoradea.ro/auo.fmte/files-2021-v2/36_Gherghea%20Ion%20Cosmin_Enhancing%20Productivity%20of%20CNC%20Machines%20by%20T
- https://ijournals.in/wp-content/uploads/2023/08/3.IJSHRE-110703-Popy.pdf
- https://colab.ws/articles/10.1007%2F978-3-030-79165-0_13
- https://search.proquest.com/openview/99a09a411ce610d027d4005b11548b5d/1.pdf
- https://leanworxcloud.com/how-to-reduce-cycle-time/
- https://www.makino.com/en-us/resources/content-library/articles/cycle-time-reduction-secrets-revealed
- https://manufacturing-journal.net/press-release/4497-automation-in-cnc-machining-boosting-productivity-without-replacing-workers