Die Automatisierungsreise eines Werks für Schaltschränke

Von halbautomatisch produzierten Schaltschränke bis hin zu einem vollautomatisierten Blechbiegeprozess.

Es war das Jahr 2014, als sich bei dem damaligen nVent HOFFMAN-Werk in Anoka, Minnesota, zahlreiche Fachschweißer und Biegepressenbediener ihrer Pensionierung näherten. Zur gleichen Zeit wollte nVent auch ihr Geschäft erweitern. Der Produktionsprozess wie auch die Produkte bedurften einer Umstellung. Ziel war minimales Eingreifen und ein vollautomatisierter Produktionsprozess für die elektrischen Gehäuse. Und so geschah es. Seit 2016 verlässt alle 40 Sekunden ein nVent-Gehäuse das Band.

An diesem Projekt nach dem neuesten Stand der Technik waren mehrere Lieferanten von Qualitätsausrüstungen beteiligt. In den Bereichen Laserschweißen und automatisiertes Blechbiegen ging nVent Partnerschaften mit WEMO und AWL ein.

Optimierung von Metallbiege- und Schweißprozessen

In jenen Tagen produzierte nVent die Schaltschränke auf halbautomatischen Linien mit zahlreichen manuellen Vorgängen: Blechbiegen, Schweißen, Schleifen, Nachbearbeitung usw.

nVent wollte den nächsten Schritt in der Automation tun, um ihren Markt auszudehnen. Der Produktionsprozess und die Produkte bedurften einer Umstellung:

  • Wechsel von einem manuellen zu einem automatisierten Prozess (weniger menschliches Eingreifen).
  • Wegfall der Nachverarbeitungsschritte, die keinen Mehrwert brachten, sondern tatsächlich eine Kostenposition darstellten, wie zum Beispiel Schleifen und Nachschweißen. Schleifen ist nicht nur ein schmutziger und ungesunder Prozess, es ist auch zeitraubend und arbeitsintensiv.
  • Einführung des Laserschweißens der Gehäuse, was – insbesondere für den US-Markt – ein großartiges Marketinginstrument darstellte.
  • Einführung größerer Flexibilität: auftragsbezogene Produktion ohne Ausfallzeit (automatischer Wechsel). Einbeziehung kundenspezifischer Anforderungen in das Endprodukt.
  • Sicherheit: schlanke Produktion + minimale menschliche Schnittstelle, dadurch minimale Unfall- und Fehlerrisiken.
  • Qualitätsverbesserung: Genauigkeit und Wiederholbarkeit erhöhen die gesamte Produktqualität.
  • Leistung: 1 Schaltschrank alle 40 Sekunden!
  • Rentabilität < 3 Jahre

Lösung

Für nVent lieferten WEMO und AWL eine Linie zur Produktion ihrer Gehäuse vom Blech bis hin zum gebogenen und geschweißten Endprodukt.

Sheet metal bending machine for electrical enclosures

WEMOs Anteil am Prozess

Die WEMO-Lösung besteht aus zwei automatisierten Blechbiegelinien. Eine Linie biegt den Körper (die Hülle) und die andere produziert Ober- und Unterteil. Diese 3 Teile bilden ein Gehäuse, das in der AWL-Laserschweißzelle geschweißt wird.

Das Endprodukt besteht aus drei Teilen: dem Körper (der Hülle) und zwei Endstücken (unteres Ende / oberes Ende). Diese drei Teile wurden durch Laserschweißen miteinander verbunden und bilden schließlich das Gehäuse.

Ein wichtiger Vorteil besteht darin, dass die Produkte nur in Längsrichtung gebogen werden müssen. Dies bedeutet, dass während der Produktion keine Umstellungen (Änderung des Biegeprozesses) notwendig sind.

Sheet metal bending machine for electrical enclosures

Um die für die Endstufe des Prozesses, das Laserschweißen, erforderliche gewünschte Genauigkeit zu erzielen, wurde entschieden, dass in einem ersten Schritt die erforderlichen Bleche aus einem Hauptblech mittels Lasertechnik herausgeschnitten würden. Dies hat gleichzeitig den Vorteil, dass kundenspezifische Löcher direkt in das Blech eingestanzt werden können.

Anschließend ist ein stabiler Blechbiegeprozess erforderlich, um sicherzustellen, dass die Biegungen innerhalb der knappen Toleranzen liegen. Später können die Produkte in einem Durchgang ohne die Notwendigkeit einer Nachbearbeitung verschweißt werden.

Der WEMO-Schwenkbiegeprozess ist stabil und wiederholbar und wird damit zum bestgeeigneten, automatisierten Prozess für diese Anwendung.

Indem AWL als Schweißexperten hinzugezogen wurden, war WEMO für nVent der Gesamtintegrationspartner. AWL führte Schweißversuche für nVent durch und daraus ergaben sich die Konstruktion des Produkts und die erforderlichen Produkttoleranzen.

Sheet metal bending machine for electrical enclosures

Tief in die Automationstechnologien eintauchen

Tim Heston, leitender Redakteur der Fachzeitschrift The Fabricator, schrieb einen umfassenden Artikel ‘Automation spurs a novel approach to the sheet metal enclosure’ (‘Automation fördert einen neuwertigen Ansatz für das Blechgehäuse’) über das Projekt und das Endergebnis. Es handelt sich um einen ausgezeichneten Artikel, um weitreichende Erkenntnisse zu den angewandten Automationstechnologien zu sammeln.

Wie wurde das Geschäft von nVent Hoffman durch diese automatisierte WEMO-Blechbiegeanlage verbessert?

Für nVent gab es einige Schlüsselfaktoren für die Umstellung ihres Herstellungsprozesses in einen dominierenden manuellen bis vollautomatischen Prozess.

  • Verbesserte nVent erreichte bei ihren Schlüsselprodukten eine 75%ige Reduzierung der Zykluszeit. Die Zeiten änderten sich von mehreren Minuten zu weniger als einer Minute je fertiggestelltes Produkt!
  • Ergonomie: Sicherheit war für nVent bei der Installation dieses Ausrüstungstyps ein wichtiger Faktor. Das manuelle Umformen von Blechkomponenten auf einer Biegepresse erforderte zuweilen mehrere Bediener und war in einigen Fällen nicht besonders sicher. Der Prozess erfordert jetzt mit den WEMO-Blechbiegeautomaten kein menschliches Eingreifen mehr.
  • Die Qualität der Ausgangsleistung hat sich dank der Zuverlässigkeit der Maschinen und der Toleranzsteuerung erheblich verbessert. Und es war dieses Niveau in der Biegetechnologie, aufgrund dessen nVent ihre Schweißprozesse auf das Laserschweißen umstellen konnte. Und durch das Laserschweißen entfielen die wertzuwachsfreien Prozesse des Schleifens und Polierens.
  • Die neue Technologie ermöglicht nVent die Erfassung von mehr Echtzeit-Prozessdaten. All dies steht leitenden Mitarbeitern unmittelbar zur Verfügung, um Entscheidungen in Bezug auf Produktionsplanung, Personalzuordnung sowie Wartung zu treffen.
  • Die neue Ausrüstung erlaubt einen nahtlosen, schnellen Übergang von einem Modell zu einem anderen. Das Produkt kann entsprechend unterschiedlichen Kundenanforderungen schnell geändert werden, und nVent kann dies jetzt täglich viele Male ohne Umrüstzeitverluste
  • Kosten: Die Zahl der Bediener, die nVent einsetzen muss, um diese automatisierte Linie zu betreiben, hat sich erheblich verringert, aber das Kompetenzniveau für das Managen von Systemen wie diesem musste erhöht werden. Erreicht wurde dies durch eine engagierte Vor-Ort-Schulung sowohl durch WEMO als auch AWL.
  • Mit dieser Technologieumstellung unterzog nVent ihr Produkt konstruktiven Änderungen, die zu einer effizienteren Stahlverwertung führten.

Über nVent

nVent ist ein leistungsstarkes Elektrounternehmen mit einem engagierten Team von 9.100 Mitarbeitern und vertrauenswürdigen Marken wie nVent CADDY, ERICO, HOFFMAN, RAYCHEM, SCHROFF und TRACER.

Die wegen ihrer Innovation, Qualität und Zuverlässigkeit bekannten Produkte von nVent verbinden und schützen und bieten Kunden in den Bereichen Industrie, Handel, Wohnungswesen, Energie und Infrastruktur einen gleichbleibenden Wert.

Von Begleitheizungskabeln bis hin zu Gehäusen für kritische Ausrüstungen und arbeitseffizienten Befestigungssystemen, erlauben sie Kunden, die Leistung zu verbessern, Kosten zu senken und Ausfallzeiten zu reduzieren.

Wir sind ein sehr stolzer Partner von nVent HOFFMAN und dankbar für diese Partnerschaft.

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