Sieben verschiedene Anwendungen für Holzprodukte spiegeln die vielfältigen Fähigkeiten von CNC-Bearbeitungszentren wider.
Für eine Maschine, die es vor nicht allzu langer Zeit noch gar nicht gab, sind die Einsatzmöglichkeiten von CNC-Bearbeitungszentren schnell umfangreich geworden und nehmen weiter zu.
Heutzutage nutzen Holzarbeiter diese vielseitigen Maschinen für eine Vielzahl von Anwendungen, die von Hochgeschwindigkeitsarbeiten bei der Flachplattenproduktion bis hin zu sehr komplizierten Schnitzarbeiten reichen. Durch die Kombination von Hochgeschwindigkeitsbohren mit Fräsen, Profilieren, Schneiden und anderen Funktionen werden diese computergesteuerten Wunderwerke erfolgreich in Werkstätten eingesetzt, die alles von wunderschönen architektonischen Holzarbeiten der Spitzenklasse bis hin zu Flanschen für Aufwickelspulen herstellen.
Auf den folgenden Seiten: HOLZ & WOOD PRODUCTS interviewt Holzarbeiter aus dem ganzen Land, die ihre Produktivität und Genauigkeit gesteigert und gleichzeitig die Arbeitskosten durch Investitionen in CNC-Technologie gesenkt haben. Es folgen ihre Geschichten.
LAUTSPRECHERHERSTELLER VERWENDET CNC-MASCHINEN, UM SEIN VIELFÄLTIGES PRODUKT ZU HERSTELLEN. Als OEM-Lieferant von Audiolautsprechern sind die Produkte des in Tiffin, Ohio, ansässigen Unternehmens Ameriwood Industries International Inc. Die Größe der Hersteller variiert von kleinen Regallautsprechern bis hin zu großen symphonischen Lautsprechern.
Jim Harrington, Werksleiter von Ameriwood, sagte: „Wir fertigen eine Vielzahl von Größen und Stilen. Wir arbeiten mit unterschiedlichen Materialarten, mit unterschiedlichen Stärken und Lochpositionen. „Keine zwei Dinge sind gleich.“ Aufgrund dieser Produktvielfalt führte Ameriwood Industries (ehemals Tiffin Enterprises) früher für jeden Artikel mehrere Bearbeitungsvorgänge durch. Mehrere Arbeitsgänge bedeuteten, dass mehrere Arbeiter jedes Teil handhaben mussten, „und je mehr man damit hantiert, desto größer ist die Gefahr, dass das Produkt beschädigt wird“, sagte Harrington.
Um den Teilehandling zu minimieren – und damit die Arbeitskosten zu senken – investierte das Unternehmen in ein CNC-Bearbeitungszentrum von Roger Stiles & Mitarbeiter.
BEARBEITUNGSZENTREN Vinylbeschichtete Spanplatten werden auf dem Bearbeitungszentrum zugeschnitten, zugeschnitten, gebohrt und gefräst. Computerprogramme werden von einem Computersystem direkt in die Steuerung der Maschine heruntergeladen.
„Wir haben mehrere Jahre lang CNC-Fräsmaschinen verwendet“, sagte Harrington. „Das Bearbeitungszentrum löst Fräs- und Vertikalbohrmaschinen ab.“ Das Bearbeitungszentrum ermöglicht es dem Unternehmen, bis zu zwölf Werkstücke gleichzeitig zu bearbeiten, sagte Harrington. Nachdem alle Bearbeitungsvorgänge abgeschlossen seien, handele es sich um ein „völlig fertiges Teil“, ohne dass eine weitere Bearbeitung erforderlich sei, fügte Harrington hinzu.
EFFIZIENTE ANLAGE HILFT DEM UNTERNEHMEN DIE KOSTENKONTROLLE In den letzten zwei Jahren verzeichnete Warvel Products-North Carolina dramatische Preiserhöhungen für die Rohstoffe, die zur Herstellung gebogener Sperrholzkomponenten verwendet werden. Diese Komponenten werden dann an Vertragsmöbelhersteller wie Haworth verkauft.
„Wir verzeichneten einen Anstieg unserer Rohstoffkosten um 30 Prozent“, sagte Vertriebsleiter Robbie Wiltcher, „also haben wir die Anlageneffizienz durch den Kauf von Maschinen und Technologie verbessert, die es uns ermöglichen würden, so viel (der Preiserhöhung) wie möglich aufzufangen, ohne diese zu übertreffen.“ Kosten auf. Für uns als Anbieter ist es wichtig, unseren Kunden dabei zu helfen, auf ihren Märkten so wettbewerbsfähig wie möglich zu sein.“ Dies gelang Warvel unter anderem durch den Kauf eines vierachsigen CNC-Bearbeitungszentrums mit mehreren Stationen von C.M.S North America. Das Bearbeitungszentrum ermöglicht es dem Unternehmen, bis zu sechs Komponenten gleichzeitig zu montieren, und ergänzt die bestehenden drei- und fünfachsigen Bearbeitungszentren des Unternehmens, sagte Wiltcher.
Dies ist wichtig, wenn man die Produktmenge bedenkt, die vom Werk des Unternehmens in Linwood, North Carolina, versandt wird. In der Anlage werden monatlich etwa 100.000 Teile gefertigt, der Großteil davon kundenspezifisch. Das Unternehmen verfügt über einen Katalog mit Standardkomponenten, aber Wiltcher sagte, dass 80 Prozent der Bestellungen des Unternehmens nach Kundenspezifikationen erfolgen.
„Die Maschine ist für mehrere Bearbeitungsaufgaben geeignet“, sagte Wiltcher. „In den meisten Fällen müssen nur noch leichte Schleifarbeiten und ggf. die Installation von T-Nutensteinen durchgeführt werden.“ Ein weiterer Vorteil, fügte Wiltcher hinzu, sind die sehr engen Toleranzen, die mit der Maschine erzielt werden. Das Unternehmen liefert gebogenes Sperrholz, das in ergonomische Stühle mit Kunststoff- und Stahlkomponenten integriert werden muss.
„Es ist wichtig, bei den verschiedenen erforderlichen Vorgängen wie Bohren an Winkeln, Profilieren und Kerben enge Toleranzen einhalten zu können, damit alle verschiedenen Stuhlkomponenten so zusammenpassen, wie sie konstruiert wurden.“ „Diese Maschine bietet all diese Dinge“, sagte Wiltcher.
Um die Produktivität noch weiter zu steigern, kaufte das Unternehmen Maschinen und Software, die das Bearbeitungszentrum ergänzen, darunter eine Digitalisierungsmaschine. Der Digitalisierer liest ein Vorlagenteil und die Software erstellt ein Programm, das in das Bearbeitungszentrum heruntergeladen wird. Das Unternehmen nutzt das System auch zur internen Produktion seiner eigenen Verbundwerkzeuge.
„Das System hat die Vorlaufzeit für neue Werkzeuge von Monaten auf Tage verkürzt“, sagte Wiltcher. „All diese Fähigkeiten helfen unseren Kunden, viele neue Produkte schnell und wettbewerbsfähig auf den Markt zu bringen.“ HIGH-TECH HILFT DEM HIGH-END-ARCHITEKTURBIRMA Powell Cabinet & Fixtures of Sparks, Nevada, ist ein High-End-Unternehmen für architektonische Holzverarbeitung, dessen Arbeiten von luxuriösen Residenzen bis hin zu glitzernden Casinos reichen.
Das 42 Jahre alte Unternehmen, das sich selbst als das älteste architektonische Holzverarbeitungsunternehmen im Bundesstaat Nevada bezeichnet, ist im Besitz des Vater-Sohn-Teams Roger und Bill Powell.
Eines der jüngsten Projekte des Unternehmens war das neue Luxor Casino und Hotel in Las Vegas. Das Unternehmen führte im Hotel verschiedene Arbeiten durch, darunter einen 3 1/2 Zoll dicken, 13 Zoll breiten Handlauf aus massivem Mahagoni, der in einem Radius von 255 Fuß gebaut wurde. Der Handlauf war außerdem mit Stützstücken aus massiv gegossener Bronze und geätztem Glas ausgestattet.
Der Handlauf wurde mit einem Komo VR 512 CNC-Bearbeitungszentrum hergestellt, das das Unternehmen im Januar 1993 erworben hatte. Zuvor hatte das Unternehmen alles mit mehreren Maschinen erledigt. „Das Bearbeitungszentrum eignet sich hervorragend für unregelmäßige Formen und Kurven“, sagte Bill Powell.
„Es ist anpassungsfähiger, als es von einem Gesellen mit der Hand erledigen zu lassen.“ Das Programmieren der Radiusarbeit nimmt mehr Zeit in Anspruch, aber statt dass ein Holzarbeitergeselle mehrere Tage an etwas arbeiten muss, produziert die Maschine das gleiche Produkt in deutlich kürzerer Zeit.“ Powell fügte hinzu, dass die Maschine eine Lernkurve habe. „Der Kauf der Maschine ist nur der erste Schritt“, sagte Powell.
„Die Zeit, die nötig ist, um die Programmierung und Bedienung zu erlernen, ist ein großer Kostenfaktor, ebenso wie die Werkzeuge und alle Programmieraktualisierungen, die erforderlich sind, um auf dem neuesten Stand zu bleiben.“ Obwohl diese Faktoren berücksichtigt werden müssen, glaubt Powell, dass es für Unternehmen immer wichtiger wird, in hochtechnologische Ausrüstung zu investieren. Laut Powell war einer der Gründe, warum das Unternehmen das Bearbeitungszentrum gekauft hat, dass „die Zahl der qualifizierten Schreinergesellen, die diese Art von Arbeiten ausführen können, abnimmt.“ „Man muss sich auf die technischen Aspekte der Branche verlassen, um diese Lücke zu schließen“, sagte er.
Das Unternehmen wächst Schritt für Schritt, als Denny Beuter und Bob Bloss Diamond Cut Inc. gründeten. Vor acht Jahren hatten sie einen Plan. Die beiden Männer wollten, dass ihr in South Bend, Indiana, ansässiges Unternehmen zum Marktführer im Bereich kommerzieller Tonausrüstung wird. Eine entmutigende Aufgabe, die umso schwieriger wurde, wenn man bedenkt, dass sie keine hochentwickelte Ausrüstung besaßen.
„Wir gingen davon aus, dass wir extrem gute Ausrüstung brauchten, um ein wirklich gutes Produkt herzustellen“, sagte Beuter. „Aber um eine gute Ausrüstung zu bekommen, muss man ein Produkt haben, das genug Volumen hat, um die Maschine am Laufen zu halten.“ Was Beuter und Bloss taten, war, langsam anzufangen, Ausrüstung zu beschaffen und Teile für andere Unternehmen zu produzieren. „Wir würden Schnitt- und Kantenarbeiten durchführen, alles, um Arbeit in die Anlage zu bringen“, sagte Beuter. „Um Maschinenzeit zu verkaufen, muss man alles ein bisschen besser machen als das, was die (Quellen-)Unternehmen in ihrem eigenen Shop machen können.“ Wir haben wirklich gute Arbeit geleistet, und das sehr schnell, denn sonst mussten wir die Kosten für den Auftrag auffressen.“ Nach dieser Arbeit im Job-Shop-Stil war der nächste Schritt die Ausführung von Auftragsarbeiten. „Mein Partner (Bloss), dessen Hintergrund in der Lautsprecherbranche liegt, ging (zu Lautsprecherfirmen) und sagte: ‚Wir können Lautsprecherboxen für Sie herstellen, und zwar mit hoher Präzision‘“, sagte Beuter.
Diamond Cut begann mit der Produktion von Lautsprecherboxen für Unternehmen wie JBL und Panasonic. Das Produkt, das Panasonic herstellen wollte, erforderte eine Aufrüstung der Ausrüstung. „Die Leute von Panasonic wollten eine (Lautsprecher-)Box in Trapezform“, sagte Beuter. „Mit dem von uns verwendeten Router wäre es fast unmöglich gewesen, dieses Produkt herzustellen.“ Beuter und Bloss entschieden sich für ein Bearbeitungszentrum U-26 Morbidelli von Tekna Machinery. Die Maschine ermöglicht nicht nur die Herstellung trapezförmiger Formen, sondern senkt auch die Arbeitskosten. „Wir hatten zum Beispiel einen Vollzeitmitarbeiter auf der Gehaltsliste, dessen einzige Aufgabe darin bestand, Vorrichtungen herzustellen“, sagte Beuter. „Ich habe keine Vorrichtungen mehr.“ Während Diamond Cut gewachsen ist und der Umsatz im Jahr 1994 voraussichtlich rund 2 Millionen US-Dollar erreichen wird, strebt das Unternehmen weiterhin nach diesem Plan. Im Jahr 1993 startete das Unternehmen unter dem Namen Bull Frog eine eigene Reihe leistungsstarker kommerzieller Tongeräte.
Die Bull Frog-Ausrüstung wird in den gesamten Vereinigten Staaten und einer Reihe von Ländern auf der ganzen Welt verkauft. „Wir waren in den letzten drei Monaten 24 Stunden am Tag so sehr mit unserer eigenen Arbeit beschäftigt, dass wir keine externen Arbeiten durchführen konnten“, sagte Beuter.
„Hoffentlich sind wir bis Ende des Jahres komplett aus der Auftragsarbeit ausgeschieden.“ STANDBAUER FINDET ZEICHEN ZUM ERFOLG. Farmington Displays aus Farmington, Connecticut, kreiert Messedisplays für Unternehmen in so unterschiedlichen Branchen wie Lebensmittel, Computer und Waffen, indem es eine Vielzahl von Materialien verwendet.
Farmington Displays, das 1973 von Paul DiTommaso Sr. gegründet wurde, zählt 278 Unternehmen zu seinen Kunden. Im Durchschnitt aktualisieren die Kunden von Farmington Displays ihre Stände alle drei bis fünf Jahre.
„Wir haben einen ziemlich guten Arbeitsfluss“, sagte General Manager Sal DiTommaso, Sohn von Paul Sr. und einer von drei Söhnen und einer Tochter, die derzeit für das Unternehmen arbeiten. „Nicht jeder baut gleichzeitig seinen Stand auf.“ Farmington Displays verfügt über eine beeindruckende Kundenliste, darunter General Electric, NEC und der Waffenhersteller Smith & Wesson. Im traditionell sehr arbeitsintensiven Bereich der Displayfertigung zeichnet sich das Unternehmen durch den Einsatz hochtechnologischer Anlagen aus. Vor mehr als drei Jahren begann das Unternehmen nach umfangreicher Recherche über den verfügbaren Maschinenpark mit der Investition in CNC-Maschinen.
„Das erste, was mein Interesse an CNC-Maschinen weckte, war, als ich einem meiner Männer dabei zusah, wie er einen 2,40 m großen Kreis schnitt“, sagte Sal DiTommaso. „Es war so archaisch, ich habe nur gesagt, dass es einen anderen Weg geben muss, es zu machen.“ Das Werk von Farmington Display verfügt jetzt über zwei Heian-CNC-Fräsmaschinen und eine computergesteuerte Plattensäge von Stiles Machinery sowie über computergestützte Grafik-/Designlabore, die als lokales Netzwerk miteinander verbunden sind.
Die Heian-Bearbeitungszentren haben es dem Unternehmen ermöglicht, in Bereiche wie die Herstellung von Beschilderungen und Ladeneinrichtungen vorzudringen. Farmington Displays hat schon immer Grafiken für Schilder erstellt, aber die CNC-Fräsmaschinen ermöglichen es dem Unternehmen, diese im eigenen Haus herzustellen. Darüber hinaus führt das Unternehmen mittlerweile Lohnbearbeitungen für andere, nicht konkurrierende Hersteller durch.
Um ihre unverwechselbaren Produkte herzustellen, verwendet das Unternehmen eine Vielzahl von Materialien. Auf seinen CNC-Fräsmaschinen verwendet das Unternehmen alles von Acryl bis hin zu Massivholz. Auf einem separaten Metallbearbeitungszentrum bearbeitet das Unternehmen Messing und andere metallische Legierungen. „Wir lagern nichts aus“, sagte DiTommaso. „Wir versuchen, alles im eigenen Haus zu behalten, damit wir die vollständige Qualitätskontrolle über das fertige Produkt haben.“ Der in Familienbesitz befindliche Holzhof nutzt die Chance, sein Geschäft zu diversifizieren. Im Jahr 1922 gründete Hans Lars Hansen Lumber in Galesburg, Illinois. In den nächsten etwa 70 Jahren wurde das Unternehmen von Familienmitglied zu Familienmitglied weitergegeben und blieb ein traditioneller Holzplatz.
Es blieb ein reiner Holzplatz, bis Hansen Lumber vor zwei Jahren die Gelegenheit zur Diversifizierung ergriff. Das Unternehmen wurde gebeten, kreisförmige Plattenzuschnitte für einen in Galesburg ansässigen Hersteller von Holzrollen durchzuführen. Ungefähr ein Jahr später erwog dieser Hersteller, der glaubte, dass die Rollenindustrie von der Verwendung von Kunststoffen dominiert werden würde, zunächst die Schließung des Werks und bot dann an, das Unternehmen – und seine Kundenliste – an Hansen Lumber zu verkaufen.
Das Familienunternehmen, das derzeit von Shard Hansen, dem Enkel des Gründers, mit Hilfe seiner Tochter Karen (dem Familienmitglied der vierten Generation im Unternehmen) geführt wird, entschied sich für den Kauf des Unternehmens und erkannte schnell die Notwendigkeit einer Modernisierung seiner Ausrüstung .
„Das Aufwickeln von Draht oder Seil um eine Spule muss mit sehr hohen Vorschubgeschwindigkeiten erfolgen, insbesondere wenn es sich um einen Draht mit kleinem Durchmesser handelt, denn wenn man es nicht mit 1.000 Gefühlen pro Minute macht, würde das Aufwickeln ewig dauern“, sagte Hansen. „ Daher muss das Dornloch genau sein. Wenn das Bohrloch außermittig ist, ruckelt das Ganze.“ Vor etwas mehr als einem Jahr kaufte das Unternehmen ein CNC-Bearbeitungszentrum von Accu-Router. Die Maschine verfügt über zwei vertikale Oberfräsen, die 1 1/2 Zoll dickes Sperrholz aus Southern Yellow Pine in Industriequalität bearbeiten können, das für die Flansche an den Rollen verwendet wird, und enge Toleranzen einhält.
Vor der Arbeit mit dem Bearbeitungszentrum musste das Unternehmen ein Quadrat ausschneiden und die Platte in nachfolgenden Schritten auf die erforderliche Größe und Form abrunden.
Ein hochtechnologisches Bearbeitungszentrum sorgt nicht nur für Genauigkeit, sondern trägt auch zur Ausnutzung des Sperrholzes bei. „Unsere Flanschgrößen reichen von 8 Zoll bis 48 Zoll rund“, sagte Hansen.
„Wenn wir die Kreise schneiden, können wir sie so verschachteln, dass wir einen hohen Ertrag erzielen und der Abfall sehr gering ist.“ CNC-AUSRÜSTUNG HILFT SCHNEIDEUNTERNEHMEN, SCHÖNE MUSIK ZU MACHEN Durch Investitionen nicht nur in neue Ausrüstung, sondern auch in die Schulung seiner Belegschaft konnte dieses in Thomasville, North Carolina, ansässige Schnitzunternehmen seine Kapazitäten steigern und gleichzeitig seine Gemeinkosten senken.
Piedmont Carving wurde 1968 gegründet und fertigt Möbelteile – mit Spezialisierung auf Stuhlteile – sowie Teile für Musikinstrumente wie Cello und Gitarre.
In den letzten Jahren hat das Unternehmen einige seiner älteren Schnitzmaschinen verkauft und das Geld in computergesteuerte Maschinen investiert, darunter CNC-Roboterschnitzmaschinen von Thermwood Corp.
„Früher hatten wir 13 Schnitzmaschinen und ließen sie alle in einer Schicht laufen“, sagte Gay Jones, die zusammen mit ihrem Zwillingsbruder Ray und ihrem Vater, dem Firmengründer Jimmy, das Unternehmen besitzt. „Wir haben drei Schnitzmaschinen verkauft und planen immer noch, unsere Kapazität mit den Roboterschnitzmaschinen zu verdreifachen.“ Das Unternehmen hat seine Arbeitskosten teilweise durch die Computerisierung der Schnitzerei gesenkt, aber auch durch die übergreifende Schulung seiner 29 Mitarbeiter, damit diese an anderen Maschinen in der Werkstatt arbeiten können.
Den effizienten Einsatz des CNC-Roboters zu erlernen, sei für das Unternehmen eine schwierige Herausforderung gewesen, sagte Gay Jones, „aber ich bin froh, dass wir es geschafft haben, denn es verschafft uns einen Vorteil gegenüber Unternehmen, die gerade erst in das Roboterschnitzen einsteigen.“ Piedmont Carving kaufte vor vier Jahren seinen ersten Roboterschnitzer. Das Unternehmen plant die Anschaffung weiterer Maschinen.
Einer der Vorteile computergestützter Maschinen ist die Konsistenz. Dies ist wichtig, wenn Piedmont seine Möbel und Musikinstrumententeile herstellt.
„Stuhlteile müssen perfekt zusammenpassen, wenn sie an den Hersteller geschickt werden“, sagte Jones. „Mit dem Roboterschnitzen bleibt alles so konsistent. Diese Konsistenz ist auch sehr wichtig, wenn wir die Musikinstrumente bauen, da die Handwerkskunst, die in das Teil einfließt, den Klang beeinflussen kann.“ 20 HOLZTEILE AUF EINMAL SCHNITZEN. Aufwändige Handschnitzereien werden von Carving Research Inc. schnell und genau nachgebildet. aus Huntersville, N.C., mit einem 20-Kopf-CNC-Bearbeitungszentrum von Kitako, vertrieben von Tekmatex Inc.
Carving Research ist ein zwei Jahre altes Unternehmen mit 12 Mitarbeitern und einem prognostizierten Umsatz von 840.000 US-Dollar für 1994. Das Unternehmen beliefert große Wohnmöbelhersteller wie Henredon Furniture Industries Inc. mit aufwendigen Holzschnitzereien. und Baker Furniture Co.
Was früher einzeln von Handschnitzermeistern erledigt werden musste, kann das Unternehmen jetzt zu 20 Stück auf einmal erledigen. Laut Firmeninhaber Tom Bowker führt dies nicht nur zu Zeiteinsparungen, sondern auch zu Kosteneinsparungen, ohne dass die Optik des Produkts darunter leidet. Ein Beispiel für die Geschwindigkeit der Maschine ist ein aus Reis geschnitzter Bettpfosten; Normalerweise würde ein Handschnitzermeister etwa sechs bis acht Stunden für die Fertigstellung brauchen, „während wir es in einer Stunde schaffen“, sagte Bowker.
Zur Herstellung der Schnitzereien wird zunächst eine handgeschnitzte Vorlage angefertigt. Diese Schnitzerei wird an Tekmatex gesendet, wo eine Digitalisierungsmaschine ein Computerprogramm erstellt, das in das Bearbeitungszentrum heruntergeladen werden kann. Sobald dieses Programm abgeschlossen ist, kann eine unendliche Anzahl einer bestimmten Schnitzerei mit Präzision erstellt werden.
Es gebe bestimmte „wesentliche Zutaten“ für die Herstellung der Schnitzereien, sagte Bowker. Die Werkzeugausstattung ist eines der wichtigsten. Aufgrund der Beschaffenheit des Produkts verwendet Carving Research einzigartige Werkzeuge, darunter einen messerscharfen Aderbohrer, der von Oertli Woodworking Tools Inc. entwickelt wurde. Das hinterlässt einen so sauberen Schnitt, dass sekundäre Schnitzereien nicht notwendig sind, sagte Bowker. Ein weiteres Beispiel ist ein 1/16-Zoll-Flachfräser oder gerader Fräser, der für viele Schnitzereien verwendet wird.
„Niemand sonst verwendet so etwas“, sagte Bowker.
„Aufgrund der Komplexität vieler Schnitzarbeiten müssen wir eine größere Auswahl an Werkzeugen verwenden, darunter auch einige Hartmetallwerkzeuge, als Sie bei einem normalen Schnitzvorgang verwenden würden. Viele unserer Teile müssen klein sein, weil man hineingehen und einen Schnitt machen muss, damit es aussieht, als wäre es mit einem Meißel gemacht worden.