FANUC ROBODRILL voor optimale efficiëntie
Een aantal van de gereedschappen voor perfecte tanden
Patiënten van tandartsen zijn altijd huiverig voor 'boren'. Maar binnen de wereld van bewerkingsgereedschappen is boren heel gewoon. Stefan Gibbert (Dipl.-Ing.), Process Planning Expert binnen de divisie Instruments van Sirona Dental Systems GmbH, Bensheim, vertelt over een investering van de leverancier van complete tandheelkundige oplossingen in extreem snelle machines. De FANUC ROBODRILL vereiste slechts acht weken tussen de oorspronkelijke discussie en de eerste chip. Dat was in september 2012. De robot werd al snel een integraal onderdeel in de groep van circa 50 CNC-machinegereedschappen binnen het segment 'instrumenten'. Inmiddels heeft de robot waarschijnlijk al de 100.000ste titanium huls voor turbine- of motoraangedreven tandheelkundige instrumenten vervaardigd. In de toekomst kan deze bovendien nog worden gebruikt voor de verdere integratie van precisiemechanica voor het bewerken en boren van nieuwe, geavanceerdere componenten.
Fabriek binnen een fabriek
Sirona Dental Systems GmbH, Bensheim, Duitsland, is een wereldspeler en belangrijke gecertificeerde leverancier van complete oplossingen voor tandheelkundige praktijken en tandheelkundige laboratoria, met filialen en productielocaties over heel de wereld. Wereldwijd werken circa 3.000 medewerkers voor dit toonaangevende merk – 1.400 in alleen al Bensheim – binnen de vier divisies CAD/CAM )(computer-aided restoration), beeldvormingssystemen (radiografie), installaties (tandheelkundige behandelingsunits/-stoelen) en instrumenten. Binnen het laatstgenoemde veld bevinden 180 experts met 50 bewerkingsgereedschappen die een hoge mate aan verticale integratie bieden – het is haast een fabriek binnen een fabriek – met een ongeëvenaarde zelfvoorzienendheid. Van A tot Z, van het plaatsen van een bestelling tot tandwielspecificatie/-vertanding met high-tech normen in de traditie van Zwitserse en Zuid-Duitse engineering. Dit gaat altijd hand in hand met beheer, ontwerp, programmeren, kwaliteitsbewaking en nalevingsengineering. Productie gebruikt voor circa 80% standaardmaterialen: elk type roestvast staal, titanium, brons, nikkel, zilver en aluminium. De processen draaien, frezen, boren, superplasticvormen, slijpen, wetten, evenals hittebehandeling, korundstralen, afbijten, glaskraalstralen, draadvonken en tandwieltechnologie (met name voor motorinstrumenten). Dit is slechts een kort overzicht van de volledige productiecapaciteit, inclusief montage tot producten zoals rechte handstukken en hoekhandstukken (elektrisch aangedreven), turbines (pneumatisch) en andere tandheelkundige instrumenten zoals ultrasonische meters, endodontische hoekhandstukken en spuitapparaten.
De gereedschappen voor perfecte tanden: 1,6 seconden van chip tot chip
Stefan Gibbert, die de procesplanning van gekochte onderdelen beheert, heeft een diploma in werktuigbouwkunde. Toevallig stond een investering in een nieuw CNC-bewerkingscentrum op de agenda. De machine moest kleiner, flexibeler, gebruiksvriendelijker, sneller, zuiniger, betrouwbaarder en even nauwkeurig zijn als de 'vorige machine', van een Centraal-Europees merk. "We kennen FANUC-besturingen van veel van onze machinegereedschappen; we hebben dit merk robot geïmplementeerd als 24/7-operator voor een machine. Het was zelfs mijn leidinggevende, Jürgen Schreiber (Dipl. Ing. - FH) die me heeft verteld over bewerkingscentra van FANUC. Ik heb nog dezelfde dag gebeld met de verantwoordelijke vertegenwoordiger, dhr. Werner Kaliga. Slechts een uur later was hij bij ons op locatie om de FANUC ROBODRILL α-T21iFa te presenteren. Een week daarna hebben we de bestelling bij hem geplaatst. Acht weken na het oorspronkelijke contact verspaande de ROBODRILL de eerste chip. Dat was in september 2012. Het was de snelste bestelling van een machinegereedschap in de geschiedenis van Sirona en mijn eerste kapitaalinvesteringsproject", aldus Gibbert bij zijn beschrijving van het proces.
Zes of tien ultradunne, zeer stevige titanium hulzen – met elk een gewicht van 2 gram, 100 mm lang, 20 mm OD, 0,2 mm wanddikte en een precisiespecificatie van hoger dan 30µm – worden op de multiklemclusters van het gereedschap geklemd. In het midden van de ROBODRILL α-T21iFa met vier assen begint de bewerking op de beide uiteinden van de hulzen. Er moeten uitgangsgaten voor lichtgeleiders en bevestigingsvoorzieningen voor individuele onderdelen op beide kanten van de hulzen worden geboord en gefreesd – 15 verschillende modellen of zeven verschillende externe geometrieën. Er worden zes testafmetingen gescand en bewaakt. Naderhand worden de onderdelen (nog steeds) handmatig verwijderd: "Cyclustijd 60 seconden! Met een verwisseltijd van 1,6 seconden tussen chips, gedeeld door het aantal hulsclusters, levert dat aanzienlijk betere prestaties op dan de 'vorige machine' …", geeft de instrumentexpert toe "…en FANUC vereist een derde van het vloeroppervlak terwijl het alle voorbereidingen voor een volledige automatisering – tegen een zeer aantrekkelijke prijs biedt". Hij is ook zeer onder de indruk van de veel snellere kinematica op de X-, Y- en Z-as (rotatieas), evenals de gebruiksvriendelijkheid, betrouwbaarheid en het aanzienlijk eenvoudigere onderhoud van de ROBODRILL. Naast de primaire verwerkingstijd kan de operator, Nils Klöss, de voltooide set hulzen namelijk ontbramen en handmatig boorgaten met kleurmarkering boren. "We zijn van plan die stap geleidelijk in de hoofdverwerkingstijd van de machine te integreren. We willen ook een intelligentere oplossing voor het hanteren van de huls ontwikkelen … dit is gezien het vrij gevormde oppervlak van de onderdelen ingewikkelder dan normaal," vertelt Gibbert over de mogelijke implementatie van een robot. Het bedrijf kan dan van werkingen in één of twee diensten stijgen naar de elders normale drie diensten per dag. Nul defecten met praktisch nul afvalstoffen. Dit voldoet zowel aan de verwachtingen van Sirona's eigen 'strenge' kwaliteitsbewaking als aan de internationale norm – DIN ISO EN 13485 en de vereisten van de FDA, evenals alle wereldwijd toepasselijke normen die van toepassing zijn op deze marktleidende leverancier van complete tandheelkundige oplossingen.
Efficiëntie om kosten te drukken
De kop van het luchtaangedreven tandheelkundige behandelingsinstrument haalt 450.000 omwentelingen per minuut. Hiervoor moeten alle componenten voldoende robuust en nauwkeurig zijn – inclusief de huls. Afwijkingen in toleranties moeten volledig worden uitgebannen. De negatieve gevolgen zijn eenvoudig voor te stellen voor eenieder die de boor wel eens op zijn eigen tanden heeft gevoeld. Het 'prestige-onderdeel' dat uit het proces voortkomt, d.w.z. de huls, is dus het grootste precisie-engineeringscomponent binnen de divisie 'Instrumenten' van Sirona. Het wordt vervaardigd van ultradun titanium, vrij gevormd in een superplastisch proces als standaardonderdeel, bewerkt in verschillende stappen en afgewerkt tot instrumenten: "We doen aan efficiënte productie met kleinere series, zodat we flexibel en just-in-time kunnen reageren op klantvereisten. Zonder grote inventarissen, maar met een extreem breed assortiment aan onderdelen behalen we korte doorlooptijden binnen de bestellingsgerelateerde productie en montage," zo verklaar Gibbert (Dipl.-Ing.) de strategie 'Instrumenten'.
Volgens de informatie van Stefan Gibbert is de ROBODRILL voorzien van meer functies (bijv. spindelbewaking, vervormingsbeheer, nano-interpolatie, automatiseringsvoorbereiding) om binnenkort nog complexere processen te beheersen, zelfs zonder operator. "De FANUC α-T21iFa is sinds september 2012 in gebruik, zonder problemen en met normale resultaten. We weten nu dat de machine meer kan dan we verwachtten: het is een genoegen om ermee te werken. De machine heeft, in tegenstelling tot ons 'vorige' model, nooit onderhoudsproblemen. En ook als de spindel moet worden vervangen, is de cartridge de goedkoopste en snelste oplossing zonder dramatische uitval. Dit is van belang voor vervolgprojecten waarbij we liever één bron hebben voor al onze vereisten – automatisering, handling, besturing, CNC-bewerking," verklaart Stefan Gibbert, waarbij hij afsluit met het motto van de groepsleider voor fabrieksonderhoud: "mijn favoriete machine is de machine die ik het minst ken, omdat ik er niet constant problemen voor hoef op te lossen."
Voorbereiden op toekomstig marktsucces
Azië is een van de meest dynamische groeimarkten op het gebied van tandheelkundige apparatuur. China heeft een overheidsprogramma gestart waarbij er jaarlijks 60.000 tandartsen moeten worden opgeleid. Europa en Amerika zijn traditionele, stabiele markten voor Sirona, met duurzame en bescheiden groeipercentages. Sirona had geen last van de crisis van 2009 – het bedrijf bleef specialisten inhuren en investeren in faciliteiten (nieuw R&D Centre) en apparatuur, als voorbereiding op de boom-economie die in 2010 begon. Goede vooruitzichten voor 2013: het bedrijf blijft investeren. Er wordt momenteel gebouwd aan een nieuwe precisie-engineeringfaciliteit (circa 3.000 m² aan vloeroppervlak). Het is ook de bedoeling deze van CNC-technologie te voorzien, deels met uitbreidingsinvesteringen.
Sirona – The Dental Company
Sirona is de technologie- en marktleider binnen de tandheelkundige industrie en een wereldwijde partner voor tandheelkundige praktijken, klinieken, laboratoria en geautoriseerde distributeurs. Het bedrijf ontwikkelt en produceert een volledig assortiment aan tandheelkundige producten, waaronder CAD/CAM-systemen voor door computers ondersteunde keramische restauraties (CEREC), digitale beeldvormingssystemen voor intraorale en panoramische röntgenfoto's, evenals volumetomografie (3D), tandheelkundige behandelingscentra, instrumenten en hygiënesystemen. Met continue innovaties binnen elk gebied van de tandheelkunde heeft Sirona zich sinds de uitvinding van de eerste elektrisch aangedreven tandartsboor (1887) altijd op het scherpst van de snede bevonden wat betreft technologische ontwikkeling. De innovaties van Sirona stellen de norm voor tandheelkundige behandeling en hebben als 30 jaar een beslissende impact wat betreft de digitalisering van tandheelkundige technologie. Sirona heeft wereldwijd 3.000 mensen in dienst op 25 locaties en brengt zijn producten in meer dan 135 landen op alle continenten op de markt. De Verenigde Staten vormen de grootste afzonderlijke markt voor Sirona, gevolgd door Duitsland en Azië. Het bedrijf heeft zich in 1997 afgesplitst van de Siemens Medical Technology Division en staat sinds 2006 genoteerd op de Amerikaanse NASDAQ (symbool: SIRO). In het afgelopen boekjaar (1 oktober 2011 tot 30 september 2012) heeft Sirona inkomsten van 979 miljoen dollar gemeld. Sirona ontwikkelt en produceert het merendeel van zijn producten in Bensheim, Duitsland, 's werelds grootste ontwikkelings- en productielocatie binnen de tandheelkundige industrie. Vandaag de dag heeft Sirona meer dan 260 ingenieurs en wetenschappers in dienst. In de afgelopen zes jaar heeft het bedrijf meer dan 250 miljoen dollar besteed aan onderzoek en ontwikkeling.
