SPR Machine entdeckt neue Produktivität in Messing

Drei Partner brachten ihre vielfältigen Fertigungs- und Bearbeitungserfahrungen – und ihre letzten Initialen – ein, um SPR Machine im Jahr 2002 zu gründen. Von 2.500 Quadratmetern ist diese Maschinenwerkstatt in Hamilton, Ohio, auf 78.000 Quadratmeter und eine Fläche mit 14 Mühlen angewachsen Drehmaschinen, Schweiß- und Prüfgeräte – alle darauf ausgerichtet, qualitativ hochwertige Arbeiten von 60 Zoll bis 0,0005 Zoll für Kunden vor allem aus der Luft- und Raumfahrtindustrie sowie der Medizintechnik herzustellen.

All dieses Talent, diese Erfahrung und die unternehmerische Energie machen SPR Machine zu einem aufgeschlossenen Unternehmen, das neue Wachstumsherausforderungen mit Begeisterung angeht. Als sich eine dieser Herausforderungen in Form eines Teilmaterialwechsels von Stahl auf Messing und der Frage, wie viel Zykluszeit SPR durch Hochgeschwindigkeitsbearbeitung einsparen könnte, ergab, ergriff SPR die Gelegenheit.

Letztendlich führte es die Werkstatt zu neuen Geräten, Erkenntnissen, Personalqualifikationen – und einem neuen Respekt für die Vielseitigkeit und Bearbeitungsleistung von Messing.

Die Gelegenheit begann, als Mitbegründer Scott Pater, ein Liebhaber von Offroad- und ferngesteuerten Autos, diese Leidenschaften verband, um mit einem Freund Offroad-RC-Autos zu fahren.

Als dieser Freund eine überarbeitete Version eines RC-Teils erstellte und damit begann, es an Hobbyfachgeschäfte zu vermarkten, zeigte Pater ihm, dass SPR ein besserer Lieferant wäre als ein Anbieter in China, insbesondere angesichts der Tatsache, dass Offshore-Bestellungen monatelange Wartezeiten auf Teile bedeuteten.

Der ursprüngliche Entwurf sah 12L14-Stahl vor, der korrodierte und aufquoll, was es schwierig machte, das Teil nach dem Gebrauch zu entfernen.

Aluminium löste das Korrosionsproblem, aber es fehlte ihm an Festigkeit und Gewicht, um in einem kleinen Fahrzeug mit niedrigem Schwerpunkt Stabilität zu gewährleisten.

Brass bot beides, zusammen mit dem guten Aussehen, um das Teil für Kunden attraktiv zu machen und den qualitätsorientierten Ansatz von SPR zu stärken. Darüber hinaus erzeugte Messing nicht die langen, faserigen Vogelnestsplitter, die SPR bei anderen Metallen aufweist, insbesondere in einem Teil mit einem fast 10 cm langen, durchgebohrten Loch.

„Messing lässt sich schneller bearbeiten, die Späne fließen reibungslos aus der Maschine und die fertigen Teile gefallen den Kunden“, sagte Pater.

Für diesen Auftrag investierte Pater in die zweite CNC-Drehmaschine des Unternehmens, eine siebenachsige Ganesh Cyclone GEN TURN 32-CS im Schweizer Stil mit zwei Spindeln mit 6.000 U/min, 27 Werkzeugen, linearen Führungen und einem hydrostatischen Stangenvorschub von 12 Fuß.

„Anfangs haben wir dieses RC-Teil auf einer SL10-Drehmaschine bearbeitet. Wir mussten eine Seite bearbeiten, das Teil herausnehmen und umdrehen, um die Rückseite fertigzustellen“, sagte Pater. „Auf der Ganesh ist das Teil vollständig fertig, wenn es aus der Maschine kommt.“ Mit einer neuen Maschine im Haus musste SPR den richtigen Mitarbeiter finden, um in die Lernkurve einzutauchen.

David Burton, ein Bediener, der zuvor in der Entgratungsabteilung von SPR arbeitete, nahm die Herausforderung an. Innerhalb weniger Monate lernte er die Blockcodierung und den G-Code für eine Zweispindelmaschine und erstellte das erste Programm für das Teil.

Die Zusammenarbeit von SPR mit TechSolve mit Sitz in Cincinnati, einem Beratungsunternehmen, das Dienstleistungen zur Bewertung der Bearbeitbarkeit anbietet, bot dem Unternehmen die einmalige Gelegenheit, diesen Teil in Zusammenarbeit mit der Copper Development Association (CDA), der gemeinnützigen Handelsgruppe, die Produzenten und Unternehmen vertritt, zu optimieren Verwender von Kupfer, Bronze und Messing.

Als Gegenleistung dafür, dass TechSolve die Produktionsparameter von SPR steuern kann, erhält die Werkstatt die ultimativen Optimierungsparameter von Experten für die Maschine und das Material.

Neben dem Drehen erforderte das Teil zunächst das Kugelfräsen, das Bohren zahlreicher tiefer Löcher und das Ausbohren einer Lagerfläche im Innendurchmesser.

Die mehreren Spindeln und Achsen des Ganesh sparten Produktionszeit, aber Burtons ursprüngliches Produktionsprogramm ergab einen Teilezyklus von sechs Minuten und 17 Sekunden, was 76 Einheiten pro Acht-Stunden-Schicht entspricht.

Nachdem SPR die Empfehlungen von TechSolve umgesetzt hatte, sank die Zykluszeit auf zwei Minuten und 20 Sekunden und die Teile pro Schicht stiegen auf 191.

Um diese Optimierung zu erreichen, hat TechSolve mehrere Bereiche identifiziert, in denen SPR die Zykluszeit verkürzen könnte.

Anstelle des Kugelfräsens könnte SPR das Räumen, das Zusammenfügen von Teilen und die gleichzeitige Bearbeitung von fünf Schlitzen ersetzen – eine Strategie, die bei der Herstellung des Teils aus Edelstahl oder Stahl höchstwahrscheinlich nicht funktioniert hätte.

Mit einem Hartmetallbohrer zum Einstechen, aggressiveren Vorschüben und Tiefen und weniger Rückzügen sowie einer größeren Schnitttiefe beim Schruppen sparte SPR noch mehr Zeit. Durch die Verteilung der Arbeitslast zwischen den beiden Spindeln musste keine der Spindeln darauf warten, dass die andere einen Prozess abschloss, was den Durchsatz erhöhte.

Schließlich bedeutete die reine Bearbeitbarkeit von Messing, dass der Prozess per Definition mit hohen Geschwindigkeiten und Vorschüben ablaufen konnte.

SPR ermöglichte es TechSolve, den Prozess zu optimieren, sodass die Werkstatt die Vorteile sehen konnte, die sie mit Messing bei anderen Produktionsteilen erzielen konnte.

Burtons erstes Produktionsprogramm stellte einen Ausgangspunkt dar, und SPRs eigene Optimierungen verkürzten die Zykluszeiten weiter.

Aber die Möglichkeit, den gesamten Prozess von der Analyse bis zur Produktionsoptimierung zu sehen, stellte eine einzigartige Chance dar, ebenso wie die Verwendung von Messing selbst.

Wie SPR erkannte, bot Messing zahlreiche Vorteile, von denen einige bei diesem Projekt besonders hervorstachen.

Durch die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung konnte Messing schnell tiefe Löcher bohren, die Genauigkeit halten und die Werkzeuglebensdauer auch bei langen Schichten verlängern.

Messing machte das Entgraten auch viel einfacher als bei Edelstahl oder bei hoher Geschwindigkeit bearbeitetem Stahl.

Da Messing eine geringere Bearbeitungskraft erfordert als Stahl, wurde auch der Maschinenverschleiß reduziert, da höhere Geschwindigkeiten zu einer geringeren Durchbiegung führten. Und da Messingschrott bis zu 90 % seines Wertes enthält, konnte SPR Bearbeitungsspäne durch Recyclingprogramme einlösen.

Wie Pater es ausdrückte: „Messing bietet ein großes Produktivitätspotenzial. Ihre Ausrüstung ist Ihr limitierender Faktor, es sei denn, Sie verfügen über ein fortschrittliches Werkzeug, das tatsächlich für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung geeignet ist. Durch die Aufrüstung Ihrer Werkzeugmaschinen können Sie das wahre Potenzial von Messing ausschöpfen.“

Die Drehabteilung von SPR dreht mehr Messing als alles andere, obwohl sich die gesamte Werkstatt auch mit Aluminium, rostfreiem Stahl und exotischen Materialien, einschließlich Kunststoffen wie PEEK, beschäftigt. Wie bei vielen anderen Arbeitsplätzen, die SPR entwirft, konstruiert und herstellt, spielen seine Messingteile eine entscheidende Rolle in der Weltraumforschung, der militärischen Telemetrie, bei medizinischen Geräten und anderen Anwendungen, die häufig Geheimhaltungsvereinbarungen für eine Who-is-Who-Liste von Kunden beinhalten, darunter viele von SPR eine Nennung als Ergebnis ist nicht gestattet. Die Art der Arbeit, die die Werkstatt übernimmt, führt dazu, dass die Toleranzen den Arbeitsablauf von SPR aufteilen, wobei etwa die Hälfte bei ± drei Tausendstel und der Rest bei ± drei Zehntel liegt.

SPR begrüßte die Beiträge von CDA und TechSolve, und die Vorteile waren beiderseitig.

Adam Estelle, CDA-Direktor für Stangen und Stangen, bemerkte: „Die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung mit Messing hilft Werkstätten, die Investition in neue Ausrüstung zu rechtfertigen, da sie höhere Einnahmen und Produktivität generiert und neue Geschäfte ermöglicht. Wir sind von den Ergebnissen, die SPR erzielt hat, begeistert und sollten andere Werkstätten dazu inspirieren, aggressiver mit Messing umzugehen.“

Der leitende TechSolve-Ingenieur George Adinamis lobte SPR für seine Offenheit und sagte: „SPR hat Informationen ausgetauscht und uns vertraut, was ein großes Kompliment war, und der gesamte Prozess war eine umfassende Zusammenarbeit.“

Tatsächlich verlassen sich einige Kunden von SPR auf Scott Paters Input bei der Teileentwicklung, dem Teiledesign und den Materialempfehlungen, sodass SPR bei anderen Projekten für Messing plädieren und dafür sorgen könnte, dass seine Kunden seinen Rat übernehmen.

Die Zukunft sieht für SPR Machine rosig aus.

Zusammen mit den Teilen, die das Unternehmen für andere Kunden entwirft und herstellt, ist es selbst zum Zulieferer geworden und hat eine Spannvorrichtung für Werkstücke entwickelt, die es vierachsigen Dreh- und Fräsmaschinen ermöglicht, mit Rund- und Flachstangen und Gussteilen zu arbeiten.

„Unser Design bietet uns mehr Durchsatz und ist leichter, aber dennoch sehr steif, sodass eine einzelne Person es auf eine Maschine montieren kann“, sagte Pater.

Der komplexe Hintergrund von SPR trägt zu seiner innovativen Herangehensweise an Projekte, Zusammenarbeit und Erfolg bei – und Blechbläser spielen in seinem Arbeitsablauf eine wachsende Rolle.

Mit dieser gemeinsamen Erfahrung, die die Vorteile der Arbeit mit Messing hervorhebt, wird SPR Machine nach weiteren Möglichkeiten für die Umstellung von Teilen suchen, um die Effizienz und Rentabilität zu steigern.

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