Warum Wirthwein sowohl auf weitgehend automatisierte Prüfprozesse als auch auf qualifizierte Mitarbeiter setzt
„Bei der Anforderung 0 ppm Fehlteile streben wir nach dem perfekten Prozess.“ Prozesse verstehen, beherrschen und optimieren: So liest sich das Credo von Marcus Wirthwein, Technik-Vorstand im Familienunternehmen Wirthwein AG. Technische Spritzgussteile für Automotive, Bahn, Hausgeräte, Elektroindustrie- und Medizintechnik sind die Kernkompetenz der Unternehmensgruppe mit Sitz in Creglingen an der Romantischen Straße. Gemeinsam mit dem Technischen Leiter Thomas Weberbauer erklärt Marcus Wirthwein beim Besuch von K-PROFI, warum der Einklang von vollautomatischen Prüfprozessen und weltweit nach definierten Standards qualifizierten Mitarbeitern die bestmögliche Qualität sichert.
Das Kerngeschäft der Wirthwein AG sind technische Kunststoffteile, auch wenn die AG nicht nur Kunststoffverarbeiter umfasst. „Es ist ein klares Ziel, uns breit aufzustellen“, blickt Technikvorstand Marcus Wirthwein auf die Akquisitionen der letzten Jahre zurück. „Die Nicht-Kunststoff-Bereiche und das spritzgießfremde Geschäft im Innenausbau sind mehr oder weniger durch Zufall dazugekommen, durch regionale Kontakte und als interessante Optionen.“ Die Erweiterung um die Medizintechnik (Riegler GmbH & Co. KG in Mühltal/Nieder-Ramstadt) im Jahr 2005 hingegen war eine gezielte Akquisition. So zählen heute Automotive, Bahn, Elektroindustrie, Hausgeräte und Medizintechnik zu den Kunststoff-Aktivitäten der Wirthwein AG, die sich mittlerweile auf 20 Standorte weltweit stützen.
Kontrast: Extrem dickwandige und dünnwandige technische Teile
Die Deutsche Bahn, 1949 mit Holzkomponenten für den Bahnoberbau erster Kunde der Firma Wirthwein, ist bis heute ein wichtiger Abnehmer. Was Gründer Walter Wirthwein 1967 zur Anschaffung der ersten Spritzgießmaschinen motivierte, ist heute mit Kunststoff-Komponenten für den Bahnoberbau eines von mehreren Standbeinen. Weitere internationale Bahnunternehmensind zum Kundenkreis hinzugestoßen, so dass sich die Wirthwein AG als Weltmarktführer bei der Entwicklung, Konstruktion und Produktion von Schienenbefestigungselementen aus technischen Kunststoffen für Hochgeschwindigkeitsstrecken bezeichnen darf. Diese Komponenten werden nicht mehr nur in Deutschland, sondern auch in China und den USA hergestellt. Bereits 8.000 km dieser Trassen für Züge bis 450 km/h, unter ihnen auch die Prestigestrecke von Peking nach Shanghai und die Weltrekordstrecke (486 km/h), sind mit Systemen von Wirthwein aufgebaut.
Die Befestigungssysteme sind mehrteilig und enthalten u.a. eine Winkelführungsplatte, ein mit mehreren cm Wanddicke extrem dickwandiges Formteil aus Polyamid mit immensen Maßhaltigkeitsanforderungen an Planizität und Winkeltreue. „Bei der Produktionsaufnahme dauert es vom Spritzgießen bis nach der Konditionierung vier Stunden bis zum Feedback, ob die Maße in Ordnung sind“, berichtet Thomas Weberbauer von den Besonderheiten der Produktion. „Das ist in der Praxis nicht tragbar“, wertet er. Großes Augenmerk richten die Verantwortlichen deshalb auf die richtigen Prozessparameter, die korrekten Einstellungen sowie auf klare Handlungsanweisungen für das Personal: „Der Prozess muss von Anfang an passen.“
Erfahrungen aus der Dickwandproduktion lassen sich kaum auf andere Anwendungen übertragen, da die Anforderungen „sehr spezifisch“ seien, wie Weberbauer es nennt. „Beim Auto geht es bei den Wanddicken genau in die andere Richtung“, kommentiert Marcus Wirthwein, „trotz ihrer Unterschiedlichkeit wollen wir beide Prozesse beherrschen. Wir konzentrieren uns auf den Prozess. Wir wollen erkennen, welche Korrelationen zwischen Prozessparametern und Qualitätskriterien bestehen. Wir wollen lernen, wie wir mit Parametern auf die Qualität einwirken können.“
Automotive: Komplettprogramm an Maschinenausstattung und Werkzeugsensorik
Seit 2005 produziert Wirthwein für die Automobilindustrie, im Portfolio befinden sich unter anderem Fensterrahmenverkleidungen und Netzwindabweiser. Als einer der führenden Hersteller von Lüfterrädern für Motorkühler beliefert Wirthwein auch den industriellen Lüftungs- und Klimaanlagenbau und fertigt dafür 150.000 Stück Axial- und Radiallüfter pro Jahr. „Der Prozess an sich wird von uns von vorn bis hinten definiert. Wir haben Kompetenz im Werkzeugbau, bauen 20 bis 30 Prozent unserer Werkzeuge selber und bringen schon die eine oder andere Innovation direkt ins Werkzeug“, ist Thomas Weberbauer überzeugt: „Wir nutzen alle Möglichkeiten, die die Spritzgießmaschinenhersteller uns anbieten, als Standard in unseren Maschinen.“ So sind beispielsweise die Spritzgießmaschinen von Engel mit „iQ weight control“ ausgestattet, um Chargenschwankungen auszugleichen. „Damit spritzen wir Lüfter, die gar nicht mehr streuen“, erklärt Thomas Weberbauer, „in vielen Fällen können wir sogar ohne Nacharbeit die Wuchtvorgabe einhalten. Bei Werkzeugen für komplexe Formteile sehen wir standardmäßig Einbaupositionen für Druck- und Temperatursensoren vor, um uns Prozesstransparenz zu verschaffen. Nachgelagerte Schritte werden mit 100 % Online-Kameraüberwachung kontrolliert. Wir gehen ganz klar Richtung 100 %-Kontrolle.“
„Die Kundenforderung ist 0 ppm. Wie Du das gewährleistest, ist uns egal“, resümieren die Technik-Verantwortlichen die Einstellung ihrer Kunden. Thomas Weberbauer: „Die aktuellen Forderungen sind mit nicht-automatisierten Prüfprozessen nicht mehr zu realisieren.“ Die Margen sind so unter Druck, dass man sich keine Fehler leisten kann: „Das braucht mehrstufige Verarbeitungsschritte durch Mehrfachabsicherung“, erklärt Wirthwein, „wenn Sie zuverlässig 0 ppm liefern wollen, geht das nur durch mehrkettig angelegte Prüfschritte, die voll automatisiert ablaufen.“ Nur bei kleinen Losgrößen sind teilautomatisierte Prozesse etabliert. Weberbauer: „Eine Vollverkettung lohnt sich nicht bei allen Produkten des Portfolios.“
„Wenn ich 4 oder 5 ppm ohne Kameraprüfung schaffe, würde ich mich sofort darauf einlassen. Aber wenn der Kunde 0 ppm will und 0 ppm bezahlt, machen wir eine 100 %-Prüfung“, gibt er die Linie vor. Dazu brauche es bei vielen Aufgaben mehrere Stufen, „meistens zwei, drei, vier Prüfroutinen“, für deren einzelne Mess- und Prüfaufgaben Wirthwein feste Partner hat.
Bei der Auswahl der Messmittel hat in Creglingen die optische Prüfung mithilfe von Kameras und Bilderkennung einen hohen Stellenwert. „Die Kameraprüfung ist ein Standard für uns“, bekennt Thomas Weberbauer, „eine Vollständigkeitsprüfung und Beschädigungsfreiheit für Schaumraupen, der sichere Ausschluss von Grat, die vollständige Ausformung kritischer Bereiche – das alles lässt sich nur mit einer Kamera prüfen. Der Operator kann selbst bei Mehrmaschinenbedienung das eine oder andere Qualitätskriterium schon erkennen, aber 100 % Trefferquote geht nicht mit dem Menschen“, berichtet er aus der Erfahrung, „niemand kann acht Stunden lang optische Prüfung machen, auch wenn er noch so gut trainiert ist. Da müssten wir öfter das Personal und die Prüfaufgabe wechseln. Und trotzdem ist die Kameraprüfung an Nicht-Sichtteilen die einzige vernünftige Lösung.“
Prüfroutinen: So wenig wie möglich, so viel wie nötig
„An jedem Schritt, wo eine Überwachung oder Kontrolle sinnvoll erscheint, machen wird das auch. Die Kunden fordern es, dann müssen sie es auch bezahlen, ganz klar“, so Wirthwein. Weitere Prüfroutinen erklärt Thomas Weberbauer an einer Lüfterzarge mit Befestigungselementen, Motor, Flügelrad und verschiedenen Klappen: Die Präsenz metallischer Inserts wird nach der Teileaufnahme am Handling überprüft, erneut beim Zufahren des Werkzeugs 2/10 mm vor Plattenberührung. Die Klappen werden mechanisch geprüft, mit Laserstrahlen durchleuchtet, um die Öffnungsfunktion zu prüfen, das Lüfterrad im Wuchtprüfstand zu 100 % auf Unwucht und auf Höhenschlag kontrolliert und ggf. zum Nachwuchten weitergegeben. Mit Messwerten und Prüfergebnissen gehen sie auf die weitere Reise durch Komplettierung und Nacharbeit. Der Lüfter selbst bekommt die Information, was mit ihm noch geschehen muss.
Herausforderung: Prozesskonstanz bei „Industriequalität“ als Rohstoff
Viele Bemühungen um Prozesskonstanz werden durch Materialvorgaben erschwert, wie Marcus Wirthwein berichtet. : „Wir bekommen von Kunden teilweise Material vorgeschrieben, mit welchem es herausfordernd ist, den Qualitätsanforderungen des Bauteils gerecht zu werden. Wir würden bevorzugt 1a-Ware verwenden, müssen jedoch mit Industriequalitäten produzieren. Grundsätzlich ist Recycling aus ökologischen Gesichtspunkten notwendig, aber bei den Prozessstabilitäten, die wir brauchen, wird das zum Problem“, kommentiert Marcus Wirthwein. „Die Konstanz im Prozess ist nicht gegeben, weil schon die Materialeigenschaften nicht die notwendige Konstanz aufweisen. Aus diesem Grund besteht die Firma Wirthwein bei technisch komplexen Produkten auf die Materialhoheit“, verdeutlicht Marcus Wirthwein.
Thomas Weberbauer unterstreicht: „Mit First Grade erzielen wir wesentlich stabilere Prozesse, das bedeutet– weniger Abrasion im Werkzeug, weniger Ablagerungen, reduzierte Heißluftkorrosion und dazu längere Werkzeugstandzeiten.“
Da ist eine Zusammenarbeit mit dem OEM direkt wesentlich besser. Die schreiben nicht den Lieferanten des Materials vor. Die Systemlieferanten sind da extremer unterwegs. Ich bin mir auch nicht sicher, ob die OEMs immer genau wissen, was ihre direkten Zulieferer uns an Materialien vorschreiben.“ Wenig optimistisch gibt sich Wirthwein mit dem Blick auf die Trends in der Materialqualität: „Ich denke, die Probleme, die uns das Material in den Prozess einschleppt, werden nicht mehr weniger, sondern eher noch extremer.“
Wirtschaftlichkeit: Viele Klimmzüge für 100 % Qualität
Meistens installiert Wirthwein produkt- bzw. produktgruppenbezogene Prüftechnik, um mehrere Varianten eines Produktes abzudecken. Vollkommen flexible Kontrolleinrichtungen für verschiedenste Produkte gibt es bislang nicht. Für jedes Produkt sind individuelle Qualitätskriterien zu definieren und die dazugehörigen Vorrichtungen zu entwerfen. „Zudem haben wir die selbst lernende und selbst entscheidende Kamera noch nicht gefunden“, grinst Marcus Wirthwein, „es ist erstaunlich, wie viele Defekte gut trainierte Mitarbeiter entdecken, aber es geht ja darum, genau das eine Teil zu erwischen, das dem Menschen durchgeht.“ Und da setzt die Zentrale in Creglingen auf die klassische fertigungsnahe bzw. prozessintegrierte Produktprüfung. „Die Technik wird immer günstiger, das ist der große Vorteil dabei.“
In welchem Stückzahlspektrum lohnt sich die Automatisierung in der Prozessüberwachung? „Manchmal schon bei 10.000 p.a., manchmal erst bei größeren Stückzahlen“, berichtet Thomas Weberbauer. Bei den Volumenprodukten geht Marcus Wirthwein einen Schritt weiter: „Mehr oder weniger bei einem einzigen Sortierfall hat sich eine intelligente Kameraüberwachung schon rentiert.“ Und er lenkt den Blick auf die Aspekte der Wirtschaftlichkeit: „Es ist schon vorgekommen, dass der Kunde seine Anforderungen aus der Zeichnung reduziert hat, wenn er dadurch Prüfaufwand und Kosten spart.“
Seit dem Einstieg in die Automobilzulieferung vor gut zehn Jahren ist deren Anteil am Geschäftsvolumen stetig gewachsen. „Im Auto wollen wir einerseits Kundenprobleme lösen mit Funktionsintegration und Werkzeugtechnik, komplexe Teile zu 100 % fertig aus dem Werkzeug holen, andererseits immer weiter in die Modulmontage hineingehen“, erklärt Marcus Wirthwein, „wir bauen komplette Lüfterzargen in Deutschland, Spanien, Polen und China, wir bekommen den Lüftermotor beigestellt, produzieren alle anderen Teile hier, montieren und liefern das komplette System an den Tier-1.“ Wirthwein ist bereits Direktlieferant bei drei großen Tier-1 für Kühler-Lüfter-Module „ Wünschenswert wäre eine direktere Zusammenarbeit mit den Entwicklungsabteilungen der OEM´s“, skizziert Marcus Wirthwein seine Strategie, „wir arbeiten im Automotivebereich bereits eng mit Porsche, BMW, Mercedes und anderen zusammen..“ Trotzdem neigt Wirthwein dazu, den Automobil-Anteil nicht zu groß werden zu lassen: Die krisensichere Diversifikation ist wichtig.
Einheitliche Standards: Maschinen, Prozesse und Qualifizierung
Trotz der diversifizierten Kundschaft bewahrt sich die Wirthwein-Gruppe zentrale Verantwortlichkeiten und Standards. In Creglingen liegen Produktentwicklung, Bauteildesign, das Werkzeugmanagement, das Facility Management und die Anwendungstechnik, die in den 20 Werken der Gruppe unterstützend wirken. „An diesem Zentralismus halten wir fest“, sagt Marcus Wirthwein mit Blick auf die Lead-Funktion für einzelne neue Aufgaben, Verfahren oder Prozesse. Neue Werke der Gruppe – die Auslandsstandorte wurden entweder übernommen (Türkei) oder gezielt aufgebaut – führt immer ein bestehendes Werk an die Prozesse und Standards der Gruppe heran: So war für den Standort in China die Zentrale in Creglingen, für Polen das Werk in Nauen der „Pate“. Bei den Kernmaschinen ist Wirthwein ein Freund von einheitlichen Standards, „damit da ein Austausch stattfinden kann.“
Personal und Qualifizierung sind wieder weitgehend dezentral angesiedelt, nachdem einzelne Personalaufgaben schon einmal in der Zentrale konzentriert worden waren. „Die Hauptherausforderung ist die Qualifizierung der Produktionsmitarbeiter. Zur Beherrschung der Technik brauchen wir die richtigen Mitarbeiter. Die Anforderungen an die Fachbediener für die Mess- und Prüftechniken wachsen im Halbjahresrhythmus“, berichtet Thomas Weberbauer, „wir haben in vielen Fertigungszellen Roboter und komplexe Automationstechniken im Einsatz, welche eingerichtet und betreut werden müssen. Wenn Sie so wollen: Der trainierte Chinese und der trainierte Amerikaner – das sind unsere aktuellen Herausforderungen. Wir fangen ein halbes Jahr vor Transfer einer neuen Anlage an, das Bedienpersonal zu schulen. Wir laufen auf eine Anlagen- und Prozesstechnik, auf Mess- und Prüftechniken zu, die nur noch wenige warten und betreuen können.“
Eine Führungsaufgabe in den Werken ist die Etablierung einer Fehlerkultur inklusive eines offenen Umgangs mit Mängeln und Defiziten. „Keiner muss Angst haben, wenn er Auffälligkeiten berichtet. Denn wenn es häufiger Probleme gibt, stimmt etwas am Prozess nicht“, sagt Marcus Wirthwein, „das Streben nach dem perfekten Prozess muss global ausgerollt werden, sonst werde ich nie 0 ppm liefern können.“
Selbstverständlich habe man in den verschiedenen Werken trotz lernender Organisationsstrukturen einen „unterschiedlichen Reifegrad“ und in den verschiedenen Kulturkreisen „unterschiedliche Auffassungen von einem perfekten Prozess.“ Hier die gruppenweiten Standards als Ziel durchzusetzen, sei Aufgabe der Werkleiter und der Qualitätstechniker vor Ort. Marcus Wirthwein hat da eine klare Vorgabe: „Trotz aller Technik ist es immer der Mensch, der für die Qualität verantwortlich ist.“
Personal: Frühzeitige Ansprache neuer und Bindung etablierter Mitarbeiter
Genau genommen beginnt Wirthwein mit der Akquise potenzieller neuer Mitarbeiter schon in der Schule. Begeisterung wecken für Technik ist das Ziel einer Reihe von Projekten mit Schulen und Einrichtungen in der Region. So stellen sich Realschüler aus Creglingen, die jeweils aktuellen gewerblichen Azubis und die Ausbildungsleiter Jahr für Jahr eine andere praktische Aufgabe, meist die Produktion eines Give-aways, konstruieren ein Werkzeug, bauen es und spritzgießen anschließend die Fertigteile. „In diesem mehrwöchigen Projekt haben wir schon viele Schüler für die gewerbliche Ausbildung gewinnen können“, stellt Marcus Wirthwein zufrieden fest, „das ist eine kontinuierliche Aufgabe, da kommt was bei raus.“ Die Präsentation der Ergebnisse vor den Eltern und Lehrern bindet so, dass weitere Kooperation beispielsweise mit dem Gymnasium Weikersheim begonnen wurden. Alles mit dem Ziel, junge Leute für Technik zu begeistern, Nachwuchs für das Unternehmen zu interessieren und so womöglich das qualifizierbare Personal für die Zukunft zu gewinnen.
