Warum automatische Bürstenmaschinen die Arbeitskosten in der Produktion senken

Arbeitszeitreduktion durch automatische Bürstmaschinen mit Automatische Bürstmaschinen

Der Arbeitsaufwand für manuelles Entgraten und Kantenveredeln (15–30 % der gesamten Arbeitsstunden pro Bauteil)

Bei manuellem Entgraten und Kantenveredeln entfallen auf diese Prozesse etwa 15 bis 30 Prozent der gesamten Arbeitszeit pro gefertigtem Bauteil. Geschulte Mitarbeiter verbringen unzählige Stunden mit sich wiederholenden Tätigkeiten, die körperlich belastend sind, was zu Ermüdung, inkonsistenten Ergebnissen und Teilen führt, die nicht immer den Qualitätsstandards entsprechen. Das Problem verschärft sich dadurch, dass diese Art der Nachbearbeitung im gesamten Fertigungsprozess zu Verzögerungen führt. Die Kosten steigen besonders in Branchen deutlich an, die große Mengen präziser Komponenten wie Autos und Flugzeuge herstellen. Schließlich spielen jene winzigen Kanten eine große Rolle dafür, wie gut ein Bauteil funktioniert und ob es Sicherheitsvorschriften erfüllt.

Fallstudie: Automobilzulieferer der Tier-1-Klasse erreichte 72 % Reduzierung des Nachbearbeitungsaufwands durch Einsatz von rotierenden automatischen Bürstmaschinen

Ein führender Hersteller von Automobilteilen hat kürzlich Dreh-Rotationsbürstmaschinen nach Bearbeitungs- und Schneidprozessen in seine Produktionslinie integriert und dadurch manuelle Entgratungsarbeiten um rund 70 % reduziert. Seitdem diese Maschinen zum Glätten von Kanten und zum Verschmelzen von Oberflächen an Getriebeteilen eingesetzt werden, benötigt jedes Bauteil nur noch 5 Minuten statt zuvor 18 Minuten. Noch wichtiger ist, dass nun konsequent die gewünschten G2-Oberflächen erzielt werden, die den ASME B46.1-Standards entsprechen, ohne auf die Fähigkeiten einzelner Mitarbeiter angewiesen zu sein. Der Umstieg hat Platz geschaffen, sodass neun Mitarbeiter, die zuvor mit dem Entgraten beschäftigt waren, in besser bezahlte Montagearbeitsplätze an anderer Stelle im Werk wechseln konnten. Betrachtet man die Zahlen, hat diese Automatisierung laut einer Studie des Ponemon Institute aus dem vergangenen Jahr zum Thema Kosten der manuellen Oberflächenbearbeitung jährlich etwa 740.000 US-Dollar an Arbeitskosten gespart.

Integration von automatischen Bürstmaschinen in CNC- und Roboterzellen

Wenn automatische Bürstmaschinen in bestehende CNC-Bearbeitungszellen und robotergestützte Montagelinien integriert werden, entfällt im Wesentlichen die Notwendigkeit, dass Personen zwischen den Bearbeitungs- und Oberflächenbearbeitungsschritten eingreifen müssen. Diese Systeme übernehmen Aufgaben wie das Entgraten und das Abrunden von Kanten direkt innerhalb desselben automatisierten Arbeitsablaufs. Das bedeutet, es ist kein zusätzlicher Handhabungsaufwand mehr erforderlich, weniger Wartezeiten durch Zwischenlagerung von Werkstücken und eine vollständige Steuerung über ein einheitliches System. Zudem müssen Unternehmen sich bei der Implementierung dieser Lösungen keine Gedanken über zusätzlichen Platzbedarf oder umfangreiche Änderungen an ihrer bestehenden Anlage machen.

Die in-Zyklus-Oberflächenbearbeitung eliminiert den manuellen Eingriff des Bedieners sowie zusätzliche Handhabungsarbeiten

Die Montage automatisierter Bürstsysteme direkt an Roboterarme oder CNC-Spindeln bedeutet, dass Teile unmittelbar nach dem Bearbeitungsvorgang fertiggestellt werden. Es ist nicht nötig, sie umzuplatzieren, erneut zu fixieren oder menschliche Hände in diesen Prozess einzubinden. Der gesamte Sinn dieser Integration innerhalb desselben Arbeitszyklus besteht darin, zeitaufwändige Transporte zwischen verschiedenen Arbeitsstationen zu vermeiden. Produktionsdaten von zwölf mittelgroßen bis großen Fertigungsanlagen zeigen zudem etwas Beeindruckendes: Diese Betriebe verzeichneten eine Verringerung der manuellen Handhabung von Teilen um vierzig bis fünfundsiebzig Prozent in ihren Bearbeitungsprozessen. Dadurch werden erfahrene Mitarbeiter freigestellt, die sich nun auf wichtige Aufgaben wie Maschineneinrichtung, Programmierung und Qualitätsüberwachung konzentrieren können, anstatt Stunden mit dem Herumtragen von Material zu verbringen.

Einsparungen an Arbeitskosten quantifiziert d: 0,42–1,89 $ weniger pro Teil (AMT 2023 Benchmark)

Laut dem Benchmarking-Bericht 2023 des Verbandes für Fertigungstechnologie (Association For Manufacturing Technology) reduzieren integrierte automatisierte Bürstsysteme die direkten Arbeitskosten um 0,42–1,89 USD pro Bauteil, wenn sie manuelle Nachbearbeitung ersetzen. Diese Einsparungen ergeben sich aus drei zentralen Effizienzvorteilen:

• Eliminierung dedizierter Entgratarbeitsplätze
• Verringerte Bewegung von WIP (Work-in-Process) über die gesamte Produktionsfläche
• Durchgehender 24/7-Betrieb – keine Pausen, Schichtwechsel oder durch Ermüdung verursachte Verlangsamungen
  Hersteller mit hohen Stückzahlen erreichen regelmäßig den oberen Bereich dieser Spanne, insbesondere wenn zusätzlich die vermiedenen Nacharbeit-Kosten aufgrund inkonsistenter manueller Ergebnisse berücksichtigt werden.

Reduzierung der Arbeitsstunden pro Bauteil durch automatisierte Oberflächenbearbeitung

Zeitkompression in der Praxis: Die Nachbearbeitung eines Aluminiumgehäuses für die Luftfahrtindustrie sank von 4,2 auf 0,7 Minuten/Bauteil

Bürstmaschinen, die automatisch arbeiten, können die Bearbeitungszeiten erheblich verkürzen. Nehmen wir beispielsweise die Luftfahrtindustrie. Aluminiumgehäuse mussten früher pro Bauteil etwa 4 Minuten und 12 Sekunden manuelle Arbeit für Aufgaben wie das Entfernen von Graten und die Verfeinerung von Kanten aufwenden. Die Arbeiter verbrachten viel Zeit damit, Positionen anzupassen, Druckeinstellungen zu kalibrieren und alles visuell zu überprüfen. Mit diesen automatisierten Bürstanlagen erreichen Unternehmen heute dieselbe Oberflächenqualität und Kantengeometrie in nur noch 42 Sekunden pro Einheit. Das bedeutet eine Einsparung von fast fünf Minuten pro Arbeitsgang. Warum geschieht dies? Diese Maschinen laufen kontinuierlich ohne Unterbrechung, bringen während des gesamten Prozesses eine gleichmäßige Kraft auf und verschwenden keine Zeit damit, darauf zu warten, dass jemand die Teile manuell bewegt. Ein praktisches Beispiel zeigt ebenfalls beeindruckende Ergebnisse: Ein Unternehmen verzeichnete einen Anstieg seiner Produktionsrate um fast 37 %, während es weiterhin winzige Oberflächentoleranzen unter ±0,005 Zoll einhielt. Damit erfüllte es alle strengen MIL-STD-882E-Normen, die für Bauteile erforderlich sind, die tatsächlich in Flugzeugen verbaut werden.

Neben der Geschwindigkeit ermöglicht die Automatisierung, dass qualifizierte Techniker nicht mehr repetitive Endbearbeitungen durchführen müssen, sondern wertschöpfendere Aufgaben übernehmen – wie die Optimierung von Zellen, Prozessvalidierungen und interne Schulungen. Dadurch lassen sich schneller auf Nachfragespitzen reagieren und Rückverlagerung von Produktion (Reshoring) unterstützen, ohne dass ein entsprechender Anstieg der Belegschaft notwendig ist.

Senkung versteckter Personalkosten: Ergonomie, Fluktuation und Qualitätsmängel

Ersetzung manueller Entgratungsarbeiten mit hoher körperlicher Belastung und hoher Fluktuation durch automatische Bürtmaschinen

Arbeiter, die manuelles Entgraten durchführen, belasten ihren Körper stark. Ständiger Druck auf Hände und Handgelenke, dazu all die ungünstigen Arbeitshaltungen und herumfliegende Metallspäne, führen im Laufe der Zeit zu erheblichen Beschwerden. Viele Mitarbeiter entwickeln wiederholte Belastungsverletzungen oder leiden einfach von Tag zu Tag unter Verspannungen. Betriebe berichten, dass jährlich etwa 40 % ihres Personals ausscheiden, bedingt durch diese Belastungen, was ständige Neueinstellungen, Schulungen und zusätzliche Büroarbeit nach sich zieht. Automatische Bürstsysteme beheben diese Probleme bereits von Anfang an. Die Maschine übernimmt die gesamte präzise Kantenbearbeitung, ohne dass Hände des Bedieners benötigt werden. Die Bauteile sind mindestens genauso gut wie zuvor, oft sogar besser. Was passiert danach? Die meisten Arbeiter rücken auf, überwachen den Betrieb, übernehmen Wartungsaufgaben oder lernen, diese Maschinen zu programmieren. Unternehmen stellen fest, dass erfahrene Mitarbeiter länger bleiben, wenn die Arbeitsplätze nicht mehr so körperlich belastend sind.

Kumulative Wirkung: Durchschnittlich 22 % höhere OEE + 35 % weniger qualitätsrelevante Fehler aufgrund von Fehlern im Zusammenhang mit der Arbeitskraft

Wenn es um automatisierte Endbearbeitungsprozesse geht, summieren sich die Vorteile im Laufe der Zeit stetig. Produktionsstätten, die auf integrierte Bürstensysteme umgestellt haben, verzeichnen typischerweise eine Steigerung ihrer Gesamtauslastung (OEE) um etwa 22 %. Warum? Weil diese Systeme länger ohne Unterbrechung laufen, auch wenn Mitarbeiter krankheitsbedingt ausfallen, weil sie während der Schichten konstante Taktzeiten einhalten und insgesamt hochwertigere Teile produzieren. Menschliche Fehler aufgrund von Ermüdung oder inkonsistenten Techniken nehmen ebenfalls stark ab, wodurch Qualitätsprobleme, die auf die Belegschaft zurückzuführen sind, um etwa 35 % reduziert werden. Da weniger Ausschuss entlang der Fertigungsstraße anfällt, wird logischerweise weniger Material verschwendet und Nacharbeit benötigt, was es den Produktionsleitern deutlich einfacher macht, die Einhaltung der ISO 9001:2015-Standards sicherzustellen. Ein weiterer großer Vorteil ist, dass Maschinen weiterlaufen, auch wenn Mitarbeiter das Unternehmen verlassen, verletzt werden oder Schichtpläne nicht einhalten. Was früher eine unvorhersehbare Personalkostenbelastung war, wird so zu etwas, das Hersteller tatsächlich planen und je nach Geschäftsanforderungen skalieren können.

FAQ-Bereich

Was sind automatische Bürstmaschinen?

Automatische Bürstmaschinen sind Geräte, die verwendet werden, um den Entgratungs- und Kantenveredelungsprozess in der Fertigung zu automatisieren, wodurch die Arbeitskosten und die Bearbeitungszeiten reduziert werden.

Wie reduzieren automatische Bürstmaschinen die Arbeitskosten?

Durch die Integration automatischer Bürstmaschinen in Produktionslinien können Hersteller manuelle Entgratarbeiten eliminieren, den Bedieneraufwand verringern und eine gleichbleibende Qualität sicherstellen, ohne durch Ermüdung verursachte Probleme.

Welche Branchen profitieren am meisten von automatischen Bürstmaschinen?

Branchen, die auf hochpräzise Komponenten wie die Automobil- und Luftfahrtindustrie ausgerichtet sind, profitieren erheblich davon, ihre Nachbearbeitung mit automatischen Bürstmaschinen zu transformieren.

Können automatische Bürstmaschinen die Produktqualität verbessern?

Ja, automatische Bürstmaschinen helfen dabei, konsistente Ergebnisse zu erzielen, die den Industriestandards entsprechen, was zu einer verbesserten Produktqualität und geringeren Nacharbeitsanforderungen führt.