Eine Publikation der Swissprofessionalmedia AG
Laserschneiden: Ausgabe 06/2019, 03.06.2019

Faserlaser schlägt Stanz-Laser-Kombi

Die Stahlmöbel der USM U.Schärer Söhne AG stehen für funktionales und schnörkelloses Design, Modularität und Swissness. Seit September 2018 ergänzt eine vollautomatisierte Laserschneidanlage von Bystronic die auf höchste Qualitätskriterien ausgerichtete Fertigung in Münsingen. Der Faserlaser «ByStar Fiber 3015» und das Handlingsystem «ByTrans Cross» zusammen mit dem Turm von FMG haben einen deutlichen Produktivitätsschub gebracht.

Autor: Wolfgang Pittrich, Chefredaktor TR

Form follows function. Ein bekannter Designerspruch, der wohl – neben den Produkten der Bauhaus-Ära – auf kein Möbelsystem so sehr zutrifft wie auf das Stahlrohreinrichtungssystem von USM: schlicht, vielseitig, zeitlos und doch von unübersehbarer Präsenz. USM wurde 1885 als Schlosserei von Ulrich Schärer in Münsingen gegründet. 1963 kam der Durchbruch zum weltbekannten Hersteller der berühmten Stahlmöbel. Eigentlich ein Abfallprodukt einer ganz anderen Geschäftsidee: Paul Schärer, Enkel des Unternehmensgründers, und der Architekt Fritz Haller planten damals einen Neubau für USM auf Basis einer Stahlrahmenkonstruktion, die einfach und flexibel erweiterbar sein sollte.

Abgeleitet davon entwickelten beide für die Einrichtung der neuen Halle ein modulares Stahlmöbelsystem, ebenfalls basierend auf einem Raster und Stahlrahmen, das gleichzeitig funktionell und formschön war. Heute besitzt das USM Möbelbausystem Haller weltweiten Kultstatus und wurde unter anderem mit der Aufnahme in die permanente Sammlung des Museum of Modern Art in New York geadelt.

Mit hoher Fertigungstiefe produziert und vormontiert werden die einzelnen Komponenten der Stahlmöbelmodule ausschliesslich in Münsingen – mit allen Vorteilen und Herausforderungen des Werkplatzes Schweiz. Wichtigster Pluspunkt und gleichzeitig herausragendes Merkmal der USM Möbel ist die extrem hohe Fertigungsqualität. «Wir praktizieren bei jedem einzelnen Fertigungsschritt eine Qualitätskontrolle, um die Fehlerquote für das fertige Endteil so niedrig wie möglich zu halten», erklärt Benjamin Brunner, Leiter Produktionstechnik bei USM. Warum dieser Aufwand nötig ist, verdeutlicht er mit Hinweis auf die Pulverbeschichtung im eigenen Haus. Dort werden die Blechelemente für Rahmen, Schubladenauszüge oder -fronten in nahezu Reinraum­atmosphäre endbehandelt: «Die kleinste Unebenheit im Blech führt zu Farbfehlern, und das wollen und können wir uns nicht leisten.»

Genauso akribisch beäugen seine Mitarbeiter die Kugeln und Stahlrohre, also die Kernelemente des USM Möbelbausystems Haller. Obwohl sie in Millionenstückzahlen durch die Produktion laufen, wird jedes Teil wie ein rohes Ei behandelt. Kein Wunder, wenn der Produktionsleiter darauf verweist, dass es in der Fertigung kaum Standardmaschinen gibt: «Wir produzieren hohe Stückzahlen in hoher Qualität. Das kann eine Maschine von der Stange kaum leisten.»

Auf der anderen Seite – und damit kommen wir zur Herausforderung des Werkplatzes Schweiz – ist die Automatisierung Pflicht, will man wirtschaftlich produzieren. Benjamin Brunner und sein Team müssen deshalb bei Investitionen in neue Anlagen immer den Spagat machen zwischen Automatisierungsanforderungen und den extrem hohen Qualitätsstandards in der Fertigung. Es ist deshalb nicht ungewöhnlich, wenn sich Investitionsvorhaben als Projekte über mehrere Jahre hinziehen, bis sie realisiert werden.

Bei der Bystronic-Anlage lag die Entscheidungsfindung mit einem Zeitraum von rund zwei Jahren in einem für USM-Verhältnisse überschaubaren Rahmen, obwohl hier sozusagen Neuland betreten wurde. Bis anhin gab es nämlich kaum Kontakte zum Laserschneiden; so produzierte Bleche wurden von Lohnfertigern bezogen. «Das hat wahrscheinlich auch damit zu tun, dass unser Fokus in der Vergangenheit primär aufs Stanzen gerichtet war», erklärt Stefan Lüthi, Mitarbeiter von Benjamin Brunner, die Laserabstinenz. Zwar verfügte man seit einigen Jahren über einen CO2-Laser, ebenfalls von Bystronic. Allerdings wurde die gebrauchte Maschine überwiegend für die Produktentwicklung eingesetzt. 

Warum dann überhaupt der Schritt hin zum eigenen Laser? Und dann gleich in der vollautomatisierten Ausbaustufe? «Wir haben nach und nach gemerkt, welchen Vorteil der Laser für uns bietet», sagt Benjamin Brunner. Die Automatisierung habe sich angeboten, weil der Einsatz der Laserschneidanlage am Anfang der Prozesskette steht. In einem späteren Stadium, also näher am Endprodukt, wäre der Schritt in Richtung Automatisierung aus den bereits genannten Qualitätssicherungsaspekten schwerer gefallen.

Was keinesfalls bedeuten soll, dass die Entscheidung für die Bystronic-Anlage nicht unter Qualitätsgesichtspunkten vorgenommen wurde. Eher im Gegenteil. «Bei einem Invest in dieser Grössenordnung schauen wir schon sehr genau hin», erklärt der Produktionsleiter. Dafür spricht auch die bereits genannte Projektierungszeit von rund zwei Jahren. Schliesslich kristallisierte sich folgendes Anlagenlayout heraus: Laserschneidanlage ByStar Fiber 3015 mit 4 kW Faserlaser, ByTrans Cross-Be- und Entladesystem inklusive BySort 3015 als Erweiterung zum vollautomatischen Handlingssystem und die FMG-Turmlösung mit 12 Kassettenplätzen.

Wobei Fred Weber, Gebietsverkaufsleiter bei Bystronic, wertvolle Vorarbeit geleistet hat: «Es ist oft sehr erklärungsbedürftig, warum der Faserlaser im Vergleich zu einer Stanz-Laser-Kombi produktiver und damit deutlich wirtschaftlicher ist.» Diesen Einwand gab es auch bei USM. Aber Fred Weber liess nicht locker, vor allem auch mit Blick auf das Materialspek­trum, das bei USM verarbeitet wird: «Das sind zu 80 Prozent Stahldünnbleche im Dickenbereich 1 mm; hier kann der Faserlaser seine unschlagbare Schnelligkeit voll ausspielen.» Nach eingehender Prüfung des Sachverhalts schwenkte USM schliesslich um. «Die Faserlaser sind in den letzten Jahren immer produktiver geworden, vor allem im dünneren Blechbereich. Da werden mittlerweile Geschwindigkeiten erreicht, die waren vor einigen Jahren noch gar nicht denkbar», erklärt Benjamin Brunner den Sinneswandel. «Nach Überprüfung des Bearbeitungsprozesses war für uns schnell klar, dass der Faserlaser im Vergleich zu einer Stanz-Laser-Kombi erste Wahl ist.»

Damit war für Bystronic-Gebietsverkaufsleiter Weber die erste Hürde genommen. Die zweite schien weitaus schwerer, obwohl es ganz konkret nur um ein paar wenige Zentimeter ging. Genauer gesagt um die sehr beengten Platzverhältnisse in Münsingen. Grund: Der Bau, in dem die Anlage installiert werden sollte, war eine historische USM Haller Konstruktion aus dem Jahr 1963 und steht unter Denkmalschutz. Die vielgeliebte Modulbauweise wurde hier fast zum Fluch: In der Fläche galt es genau vorbestimmte Raster einzuhalten, begrenzt durch die Säulen der Stahlkonstruktion. Und die Hallenhöhe war ebenfalls limitiert. Für die letztliche Umsetzung des Maschinenlayouts zollt Stefan Lüthi dem Bystronic-Team grossen Respekt:

«Zusammen haben wir es geschafft, unsere Maximalforderung von 12 Schubladenplätzen im FMG-Turm unterzubringen. Auch wenn jetzt nur noch wenige Zentimeter Luft sind zu den Schienen des Hallenkrans.» Massarbeit eben. Dies gilt auch für die Sauggreifer der ByTrans Cross-Anlage. So gab es anfangs immer Probleme mit dem Vereinzeln der 1 mm starken Blechtafeln. Durch den Ölfilm  klebten die Bleche nahezu aufeinander. Auch hier kam Abhilfe durch die findigen Bystronic-Spezialisten. Sie schlugen eine Lösung vor, bei der die Sauger gezielt zuerst eine Ecke der Tafel anheben. Anschliessend bläst eine Düse Sperrluft ein und danach aktiviert der Steuerung Sauger für Sauger an der Blechkante zur Mitte hin, um das Blech sicher abzulösen.

Dass mit der Einführung des Laserschneidens ein Lernprozess in Gang gesetzt wurde, war allen Beteiligten bei USM klar. Mittlerweile hat man die Herausforderungen, die eine Automatisierung eines schnellen Lasers mit sich bringen, im Griff. Man weiss, wann der Laser das Nadelöhr ist – bei grossen und komplex zu schneidenden Teilen – und man weiss, dass das Handlingssystem hinterherhinkt, wenn viele kleine Teile abzugreifen sind. Inzwischen hat sich das Team um Benjamin Brunner eine gewisse Sicherheit erarbeitet, welche Teile in die bemannte und welche in die mannlose Schicht gehen.

Und, man erkennt mittlerweile auch, welche Chancen sich aufgrund der Durchgängigkeit der Bystronic-Software «BySoft» eröffnen, wie Stefan Lüthi bestätigt: «Wir haben durch den Invest in eine Abkantpresse von Bystronic gesehen, welchen Vorteil es bringt, wenn wir auf eine einheitliche Softwarelandschaft zurückgreifen können; wenn die Teile, basierend auf nur einer CAD-Zeichnung, auf die Laserschneidmaschine gehen und dann durchgängig, ohne Korrektur der CAD-Daten, auch abgekantet werden können.» Früher war bei diesem Schritt immer die Erfahrung des Bedieners gefordert, da die CAD-Daten von Laserschneidmaschine und Abkantpresse kaum deckungsgleich waren.

Für Fred Weber ist diese Datendurchgängigkeit mittlerweile fast schon ein Muss: «Wir können damit zwei Fliegen mit einer Klappe schlagen: Zum einen wird es für den Operator einfacher, da er nicht immer auf seine Erfahrungswerte zurückgreifen muss, wenn er die lasergeschnittenen Teile biegen muss. Man wird also flexibler. Zum zweiten wird eine potenzielle Fehlerquelle eliminiert, da man sich auf die Software verlassen kann. Die Teile stimmen von hinten bis vorne.» Nicht umsonst, so Fred Weber, werde mittlerweile jede zweite Maschine, egal ob Laser oder Abkantpresse, mit der einheitlichen BySoft-Software geordert.

Inzwischen läuft die Bystronic-Lösung seit gut acht Monaten bei USM. Was hat sie gebracht? «Auf jeden Fall einen deutlichen Produktivitätsschub», resümiert Benjamin Brunner. «Im Vergleich zu unserem alten CO2-Laser sind wir um den Faktor 2 bis 3 produktiver geworden – bei mindestens gleichbleibender Qualität.» Und noch etwas ist in Bewegung gekommen: Die Mitarbeitenden haben gesehen, welches Potenzial der Laser bietet, und welches Potenzial die Datendurchgängigkeit bringen kann. «Wir sind hier immer noch in einem Findungsprozess», sagt Stefan Lüthi. «Aufgrund der Schnelligkeit des Lasers hinterfragen wir durchaus unsere Stanzprozesse.» Für Benjamin Brunner war es ein «rundherum angenehmes Projekt, auch deshalb, weil wir ausgehend von einer Standardlösung doch zu einer USM-Lösung gekommen sind und zwar in einem recht überschaubaren Zeitrahmen.» Fast wäre man geneigt zu sagen, dass bei diesem Projekt der alte Designer-Spruch «Form follows function» ebenfalls seine Gültigkeit hat. Na ja, fast.

USM U. Schärer Söhne AG, 3110 Münsingen
Tel. 031 720 72 72, info.ch@usm.com

Bystronic Sales AG, 3362 Niederönz
Tel. 062 956 37 81, info.sales@bystronic.com



Begehrte Funktionsmöbel: Das USM Möbelbausystem Haller besitzt
weltweiten Kultstatus. (Bild: USM)



Hohe Qualitätsanforderungen: Die Bleche für Schubladen oder Tablare sind absolut exakt abgekantet mit einem genau definierten Innenradius. (Bilder: TR)


Die Anlage bestehend aus Laserschneidmaschine (hinten links), ByTrans Cross (vorne), BySort (rechts daneben) und Turmlager (im Hintergrund rechts) wurde zentimetergenau eingepasst.


Benjamin Brunner (rechts) und Stefan Lüthi (mitte), USM, liessen sich von Fred Weber (links), Bystronic, überzeugen: «Nach Überprüfung des Bearbeitungsprozesses war für uns schnell klar, dass der Faserlaser im Vergleich zu einer Stanz-Laser-Kombi erste Wahl ist.»

Automatisierte Blechbearbeitung bei USM

Laserschneidanlage
- Bystronic ByStar Fiber 3015
- 4 kW-Faserlaser
- Automatischer Düsenwechsler
- Bedienoberfläche ByVision Cutting
- Wechseltischsystem mit zwei Wechseltischen
- «Cut Control» zur Überwachung des Schneidprozesses und
  Kantendetektion
Be- und Entladeeinheit ByTrans Cross und Sortierlösung
BySort 3015 von Bystronic
- Zwei Sortierköpfe
- Zusätzliche Sauger zur Blechvereinzelung
- Schiebetor für Entsorgungswagen
FMG Blechturm
- 12 Kassettenplätze (Schubladen)
- Anbindung an ByTrans Cross
- Ein- und Auslagerwagen