Modulaire gereedschapssystemen in opmars

Standaardisatie en modularisering vormen de basis

Modulaire gereedschapssystemen zijn in opmars dankzij hun mogelijkheid om op basis van standaarditems een maatwerksamenstelling te bouwen voor een specifieke toepassing. Dit vereenvoudigt standaardisatie, want geoptimaliseerde gereedschapsassemblages ondersteunen een brede reeks toepassingen en machines. Bovendien reduceren modulaire gereedschappen de stocks en versnellen ze de toolvoorbereiding doordat uit een beperkt aantal verwisselbare componenten een breed scala aan gereedschappen kan worden samengesteld.

Configuraties

Een modulair systeem kan je best vergelijken met een tuingereedschap van pakweg Gardena. Daarbij kunnen op een en hetzelfde handvat of op een en dezelfde steel allerlei op- of aanzetstukken worden geplaatst via een even eenvoudig als doeltreffend bevestigingssysteem. Het basisprincipe is hetzelfde, maar een modulaire setting in de procesindustrie vergt een aanzienlijk ingewikkelder concept. De aanzet daartoe is destijds gegeven door fabrikanten van snijgereedschappen. Aanvankelijk werd het modulaire gereedschap ontworpen en ontwikkeld voor draaibewerkingen, maar al gauw bleek het concept mogelijkheden te bieden voor een hele range aan werktuigmachines, en niet voor de CNC-versies alleen.

Gereedschappen met een eenvoudig te wijzigen configuratie verkleinen de gereedschapsvoorraad en versnellen de gereedschapsvoorbereiding, mede doordat uit een beperkt aantal verwisselbare componenten een breed scala aan gereedschappen kan worden samengesteld. Vandaar dat de belangstelling voor modulair gereedschap blijft groeien, want waarom (veel) geld uitgeven aan apart gereedschap voor elke machine, component en/of functie als je ook de beschikking kunt krijgen over een gestandaardiseerde oplossing voor alle machines waar dan ook op de werkvloer?

 

"Gereedschappen met een eenvoudig te wijzigen configuratie verminderen de gereedschapsvoorraad en versnellen de gereedschapsvoorbereiding"

Bouwstenen

Modulaire gereedschapssystemen – niet te verwarren met snelwisselsystemen − maken het mogelijk aan de hand van een selectie basiselementen een maatwerksamenstelling te bouwen voor een specifieke toepassing. Vergelijk het met 'Lego'-blokken. Al met een relatief klein aantal ‘bouwstenen’ – te denken valt aan draai- of snijgereedschappen, freeskoppen, boren en/of beitels – wordt de gebruiker in staat gesteld een groot aantal combinaties te bewerkstelligen. Dit opent de mogelijkheid door de gehele fabriek heen overeenkomende gereedschapssystemen te gebruiken, ongeacht de machine-interface. In plaats van het volledige gereedschap te verwisselen, gebeurt dit slechts met een specifiek onderdeel. Zo worden bij het boren niet de hardmetalen boor en de schacht als geheel vervangen, maar slechts het snijdend gereedschap, aangezien alleen dat onderdeel aan slijtage onderhevig is.

Gereedschapsassemblage

De ervaring leert dat het bij het samenstellen van de gereedschappen zaak is de menselijke factor zoveel mogelijk terug te dringen. In dat verband wordt tegenwoordig een drietal niveaus onderscheiden:

De niet-geautomatiseerde assemblage. Deze vindt plaats op grond van de bij de operator/gereedschapsbeheerder aanwezige kennis. Er wordt gekozen uit de aanwezige tools zonder verdere bewakings- en/of bewerkingsstrategieën, en er is verder geen sprake van het beheer van tools. Het is daarbij van belang gereedschapslijnen te selecteren en deze te documenteren in een gereedschapsbeheersysteem voorzien van een handleiding voor het assembleren van de respectievelijke tools.

De deels geautomatiseerde assemblage. Deze vindt plaats conform de specificaties en montagevoorschriften van de leverancier. De bewerkingsstrategieën zijn niet geoptimaliseerd en de keuze voor een bepaald gereedschap wordt verder niet bijgehouden in een gereedschapsbeheersysteem. Het handmatig verwisselen van de gereedschappen kan waar nodig en gewenst worden geautomatiseerd met behulp van een gereedschapswisselaar.

De volledig geautomatiseerde assemblage. Ook in dit geval wordt het gereedschap geassembleerd volgens specificaties en montagevoorschriften van de leverancier, maar op dit niveau gebeurt dit door een robot of machine. De bewerkingsstrategieën zijn volledig doorgevoerd in het bewerkingsproces en de te gebruiken gereedschappen zelf zijn vastgelegd in gereedschapsbeheersystemen.

SNELWISSELSYSTEMEN
Modulaire gereedschapssystemen worden soms verward met snelwisselsystemen voor gereedschappen. Dergelijke systemen vormen een interface tussen het feitelijke gereedschap en de gereedschapsopname in de spindel. Met een dergelijke adapter kan een gereedschap buiten de machine worden ingesteld en kost de daadwerkelijke wisseling nog slechts een fractie van de tijd nodig voor instelling in de machine. Te denken valt daarbij aan snelwisselgereedschapshouders met een directe integratie in de spil en een brede diversiteit van verlengstukken en reductie-adaptoren. Hierdoor kunnen gereedschappen met verschillende lengten en ontwerpkenmerken worden gecombineerd, ongeacht de machinekoppeling. Een snelwisselsysteem is in tegenstelling tot een modulair gereedschapssysteem niet leverancierafhankelijk. Zolang het gereedschap geschikt is voor de gekozen adapter, is men vrij in de selectie van het gereedschap en de gereedschapsfabrikant.

Specifiek

De laatste jaren heeft een groot aantal fabrikanten zich toegelegd op de ontwikkeling en productie van modulaire gereedschapssystemen. Daarbij dient te worden ingespeeld op de eisen die door klanten aan dergelijke systemen worden gesteld, eisen die op hun beurt zijn geënt op de productvraag die doorgaans fluctueert: de ene keer gaat het om steeds dezelfde onderdelen in grote aantallen, dan weer om sterk wisselende producten waarvan er slechts enkele hoeven te worden geproduceerd. Modulaire gereedschapssystemen kennen derhalve zowel standaarduitvoeringen als klantspecifieke oplossingen. Zo zijn er systemen waarbij de voor- en nabewerking in een en dezelfde gereedschapssysteem zijn geïntegreerd. Dat scheelt een extra plaats in het gereedschappenmagazijn, maar belangrijker is het feit dat het op die manier werken leidt tot een aanzienlijke verhoging van de productiviteit. Het ‘nadeel’ van modulaire gereedschapssystemen is vooralsnog wel dat het doorgaans gaat om een oplossing die gebonden is aan een specifieke fabrikant, en dikwijls dus ook aan een specifieke gereedschapslijn.

 

Mindset

Modulaire gereedschappen kunnen als gezegd een belangrijke bijdrage leveren aan het standaardiseren van productieprocessen in metaalbedrijven. De VDMA − de grootste netwerkorganisatie en een belangrijke spreekbuis voor de Europese machinebouw – formuleert de invloed ervan als volgt: ‘Standaardisatie en modularisering zijn gericht op een portfolio met minder variatie en complexiteit en een algemeen lager kostenniveau, zonder de breedte en individualiteit van het assortiment te verminderen.’ Ter illustratie: onderzoek heeft uitgewezen dat het gebruik van modulaire, snel verwisselbare gereedschappen gedurende de levensduur van de machine de gereedschapskosten tot 40 procent kan terugdringen.

Maar of het nu gaat om modulariteit, een snelwisselfunctie of een combinatie van beide, dergelijke applicaties zullen alleen dan optimaal renderen wanneer ze gepaard gaan met structurele veranderingen binnen de organisatie. Bij het werken met dergelijke systemen gaat het namelijk voor een derde deel om hardware, voor een derde deel om informatie en voor een derde deel om discipline. Dat laatste vergt een andere mindset en training is daarbij cruciaal. Niet alleen de machineoperator(s) en de gereedschapsbeheerder(s) moeten met dergelijke applicaties weten om te gaan, ook procesingenieurs, NC-programmeurs, schatters, planners, inspecteurs en managers dienen zich er bewust van te zijn wat het nieuwe systeem inhoudt, en welke consequenties het werken daarmee heeft voor de wijze waarop de toekomstige productie plaatsvindt.

"Onderzoek heeft uitgewezen dat het gebruik van modulaire, snel verwisselbare gereedschappen gedurende de levensduur van de machine de gereedschapskosten tot 40 procent kan terugdringen"

TIPS VOOR TOOLS
Goed gereedschap is als bekend het halve werk, maar kunnen beschikken over het juiste gereedschap op het juiste moment is niet zelden nog een tour de force. Enkele tips in dit verband:
- gebruik geen verschillende gereedschapssystemen door elkaar;
- kijk wat een leverancier nog extra te bieden heeft, onder meer in de vorm van technische documentatie en technische ondersteuning;
- zorg dat alle gereedschappen op de juiste wijze zijn gedocumenteerd en zorg ook voor een goed opbergsysteem;
- zorg voor een zo optimaal mogelijk voorraadbeheersysteem zodat alle gereedschappen op het moment suprême ook daadwerkelijk beschikbaar zijn;
- zorg ervoor dat alle gereedschappen direct gereed zijn voor gebruik, zodat er bijvoorbeeld geen tijd verloren gaat aan het slijpen van beitels;
- ga na of er gewerkt kan worden met gereedschappen die meerdere bewerkingen in een en dezelfde opspanning kunnen uitvoeren.

 

Met dank aan: Iscar, Hoffmann Group en Seco Tools