Die Werkzeuge hinter perfekten Zähnen
Zahnarztpatienten fürchten sich stets vor dem Bohren. Aber hier in der Welt der Werkzeugmaschinen gehört Bohren zu den Routinetätigkeiten. Dipl.-Ing. Stefan Gibbert, Prozessplanungsexperte des Geschäftsbereichs Instrumente bei der Sirona Dental Systems GmbH in Bensheim, spricht über die äußerst schnell getätigten Maschineninvestitionen des Lösungsanbieters für Dentaltechnik. Zwischen dem ersten Gespräch und dem ersten Einsatz der FANUC ROBODRILL vergingen nur acht Wochen. Das war im September 2012. Die Maschine wurde schnell zu einem festen Bestandteil des 50 CNC-Werkzeugmaschinen umfassenden Maschinenparks des Bereichs Instrumente. Bis heute hat die Maschine wahrscheinlich bereits 100.000 Titanhülsen für turbinen- oder motorgetriebene Dentalinstrumente gefertigt. Und in Zukunft kommt sie vielleicht sogar noch stärker in der Präzisionsmechanik zum Einsatz: Zum Fräsen und Bohren neuer, noch anspruchsvollerer Komponenten.
Werk-im-Werk
Die Sirona Dental Systems GmbH im hessischen Bensheim ist ein globaler Marktakteur und führender zertifizierter Komplettanbieter für Zahnarztpraxen und Dentallabore. Sie hat Niederlassungen und Produktionsstandorten in der ganzen Welt. Mehr als 3000 Mitarbeiter arbeiten für die Premiummarke weltweit – davon allein 1400 in Bensheim – in den vier Geschäftsbereichen CAD/CAM (computerunterstützte Restauration), Bildgebende Systeme (Radiologie), Installationen (Behandlungseinheiten/-stühle) und Instrumente. Der letztgenannte Geschäftsbereich arbeitet mit 180 Fachkräften und 50 Werkzeugmaschinen mit einem hohen Maß an Eigenverantwortung und vertikaler Integration – quasi ein Werk im Werk. Von A bis Z, von der Auftragserteilung bis zur Getriebespezifikation/Verzahnung: Alles erfolgt nach modernsten Standards ganz in der Tradition schweizerischer und süddeutscher Ingenieurskunst. Zu den Aktivitäten des Geschäftsbereichs gehören zudem Verwaltungs-, Konzeptions-, Programmierungs- und Qualitätssicherungsaufgaben sowie das Compliance Engineering. Für die Fertigung werden ungefähr 80 % Standardmaterialien verwendet. Dazu zählen Edelstahl jeder Güte, Titan, Bronze, Neusilber und Aluminium. Die Fertigungsprozesse: Drehen, Fräsen, Bohren, superplastisches Umformen, Schleifen, Honen, Wärmebehandlung, Korundstrahlen, Beizen, Glaskugelstrahlen, Gesenkfräsen und Drahterodieren sowie Verzahnungstechnik (insbesondere für motorbetriebene Instrumente). Dies ist nur ein kurzer Überblick über die gesamten Fertigungsfähigkeiten einschließlich des Einbaus in Produkte wie Hand- und Winkelstücke (elektromotorisch betrieben), Turbinen (luftbetrieben) und andere Dentalinstrumente wie beispielsweise Ultraschall-Scaler, Winkelstücke für endodontische Behandlungen und Sprühgeräte.
Die Werkzeuge hinter perfekten Zähnen: Span-zu-Span-Zeit von 1,6 Sekunden
Stefan Gibbert, zuständig für die Prozessplanung mit Zukaufteilen, hat einen Hochschulabschluss in Maschinenbau. Der Kauf eines neues CNC-Bearbeitungszentrums stand auf der Agenda. Die Maschine sollte kleiner, flexibler, einfacher zu handhaben, schneller, wirtschaftlicher, zuverlässiger und mindestens so präzise wie die bisherige Maschine – ein mitteleuropäisches Fabrikat – sein. „Wir kennen FANUC Steuerungen von vielen unserer Werkzeugmaschinen. Wir haben sogar einen Roboter dieser Marke als einen 24/7-Bediener einer Maschine im Einsatz. Durch meinen Vorgesetztern, Dipl. Ing. (FH) Jürgen Schreiber, bin ich auf die Bearbeitungszentren von FANUC aufmerksam geworden. Ich rief noch am selben Tag den verantwortlichen Kundenvertreter Herrn Werner Kaliga an. Eine Stunde danach war er bereits bei uns im Unternehmen, um die FANUC ROBODRILL α-T21iFa vorzustellen. Eine Woche später erteilten wir dann den Auftrag. Schon acht Wochen nach dem ersten Kontakt fräste die FANUC ROBODRILL ihren ersten Span. Das war im September 2012. Dies war die schnellste Bestellung einer Werkzeugmaschine in der Unternehmensgeschichte von Sirona und mein erstes größeres Investitionsprojekt“, beschreibt Gibbert die Abfolge der Ereignisse.
Bis zu zehn ultradünne, hochstabile Titanhülsen – mit je 2 g Gewicht, 100 mm Länge, 20 mm Außendurchmesser, 0,2 mm Manteldicke, einer die Spezifikation überschreitenden Präzision von 30 µm – werden in die Mehrspann-Nester des Werkzeugs eingespannt. Im Vierachszentrum der ROBODRILL α-T21iFa beginnt die Bearbeitung an beiden Stirnseiten der Hülsen. Ausbrüche für Lichtleiter sowie Anschlussvorrichtungen für Einzelteile, die an beiden Seiten der Hülse montiert werden, müssen gebohrt und gefräst werden –– 15 verschiedene Modelle und sieben verschiedene Außengeometrien. Sechs Prüfmaße werden erfasst und überwacht. Danach werden die Teile (noch) manuell entnommen: „Zykluszeit: 60 Sekunden. Bei 1,6 Sekunden Span-zu-Span-Wechselzeit bringt die Maschine einen enormen Performance-Vorteil gegenüber ihrer Vorgängerin“, unterstreicht der Instrumentenexperte. Und er fährt fort: „Die FANUC benötigt nur ein Drittel der bisherigen Aufstellfläche und erfüllt alle Voraussetzungen für eine Vollautomatisierung – und das zu einem äußerst attraktiven Preis.“ Außerdem lobt Gibbert die deutlich schnellere Kinematik in der X-, Y-, Z- und A-Achse (Drehachse) sowie die Bedienerfreundlichkeit, die Zuverlässigkeit und die erheblich einfachere Wartung der ROBODRILL. Denn parallel zur Hauptzeit kann der Bediener Nils Klöss den fertigen Satz Hülsen entgraten und Farbmarkierungsbohrungen manuell vornehmen: „Das soll sukzessive in die Hauptzeit der Maschine integriert werden. Auch wollen wir das Handling der Hülsen smarter lösen. Das ist komplizierter als üblich, angesichts der Freiformfläche der Teile“, deutet Gibbert den Einsatz eines Roboters an. Dann könnte vom Ein- bis Zweischichtbetrieb auf drei Tagesschichten hochgerüstet werden. Fehler- und verlustfreie Produktion. Die Fehler- und Verlustfreiheit der Maschine passt sehr gut zu den Anforderungen der Sirona-eigenen, sehr strengen Qualitätssicherung. Außerdem erfüllt der Dental-Komplettausstatter so die internationalen Normen DIN ISO EN 13485 und der FDA-Zulassung sowie allen weltweit gültigen Standards.
Effizienz hält die Kosten gering
Der Kopf des luftbetriebenen Zahnbehandlungsinstruments erreicht Drehzahlen bis 450.000 U/min. Dies macht robuste und präzise Komponenten erforderlich – einschließlich der Hülse. Toleranzabweichungen sind hierbei vollständig zu vermeiden. Die negativen Folgen kann sich jeder leicht vorstellen, der schon einmal einen Dentalbohrer auf seinem Zahn gefühlt hat. Daher ist die Hülse als Premiumbauteil der gesamten Fertigung die Komponente mit der größten Präzision, die der Geschäftsbereich Instrumente von Sirona herstellt. Sie besteht aus ultradünnem Titan, das in einem superplastischen Umformverfahren als ein Standardteil frei geformt, in verschiedenen Arbeitsschritten bearbeitet und letztendlich in Instrumente eingebaut wird. „Wir praktizieren das Konzept einer schlanken Fertigung mit kleineren Chargen, um flexibel und just-in-time auf Kundenanforderungen reagieren zu können. Ohne einen großen Lagerbestand aber mit einer Vielzahl unterschiedlichster Teile erzielen wir kurze Durchsatzzeiten bei der auftragsbezogenen Herstellung und Montage“, erläutert Dipl.-Ing. Gibbert die Strategie des Geschäftsbereichs Instrumente.
Nach Angaben von Stefan Gibbert ist die ROBODRILL mit weiteren Features ausgestattet: Spindelüberwachung, Wärmeverzugkontrolle, Nano-Interpolation und Automatisierungsvorbereitung. Sie die es erlauben, demnächst noch komplexere Fertigungsprozesse auch bedienerlos zu stemmen. „Die FANUC α-T21iFa ist seit September 2012 ohne Probleme im Einsatz und erzielt dabei die gewünschten Ergebnisse. Wir wissen jetzt, dass sie mehr kann, als wir erwartet haben. Es macht Spaß, mit einer Maschine zu arbeiten, die im Vergleich zu ihrer Vorgängerin keine Wartungsprobleme hat. Und selbst wenn die Spindel irgendwann einmal ausgetauscht werden muss, stellt der wechselbare Einsatz die preiswerteste und schnellste Lösung ohne größere Ausfallzeiten dar. Dies ist ein wichtiger Aspekt bei Nachfolgeprojekten, für die wir einen einzigen Anbieter für all unsere Anforderungen bevorzugen – seien es Automation, Handhabung, Steuerungen oder CNC-Bearbeitung“, führt Stefan Gibbert aus und schließt mit dem Motto des Leiters der Anlageninstandhaltung: „Die Maschine, die ich am wenigsten kenne, mag ich ich am meisten, weil ich nicht ständig für Fehlerbehebungen gerufen werde.“
Einen Zahn zulegen für zukünftigen Markterfolg
Asien ist einer der dynamischsten Wachstumsmärkte im Bereich der Dentalgeräte. China hat ein staatliches Programm zur Ausbildung von 60.000 Zahnärzten pro Jahr aufgelegt. Europa und Amerika sind traditionell stabile Märkte für Sirona mit kontinuierlichen, moderaten Wachstumsraten. Die Wirtschaftskrise von 2009 konnte Sirona nichts anhaben – das Unternehmen stellte weiterhin Spezialisten ein und investierte in Anlagen (neues Forschungs- und Entwicklungszentrum). Damit war das Unternehmen gut aufgestellt für den wirtschaftlichen Aufschwung ab 2010. Und die weiteren Aussichten sind gut: Das Unternehmen investiert nach wie vor. Der Bau einer neuen Feinmechanikanlage ist in vollem Gange (ca. 3.000 m² Standfläche). Und es gibt Pläne zur Ausrüstung der Anlage mit CNC-Technik, teilweise mit Erweiterungsinvestitionen.
Sirona – Das Dentalunternehmen
Sirona ist der Technologie- und Marktführer der Dentalindustrie und ein weltweiter Partner für Zahnarztkliniken, Zahnarztpraxen, Dentallabore und autorisierte Händler. Das Unternehmen entwickelt und fertigt ein umfassendes Portfolio an Dentalprodukten einschließlich CAD/CAM-Systeme für computergestützte Keramikrestauration (CEREC), digitale bildgebende Systeme für intraorale Untersuchungen und Panoramaröntgen sowie Volumentomografie (3D), Behandlungszentren, Instrumente und Hygienesysteme. Mit fortwährenden Innovationen in allen Bereichen der Zahnmedizin zählt Sirona seit der Vorstellung des elektrisch betriebenen Dentalbohrers im Jahr 1887 zu den Wegbereitern des technologischen Fortschritts. Die Innovationen von Sirona setzen Standards bei der Dentalbehandlung und haben seit fast 30 Jahren einen entscheidenden Einfluss auf die Digitalisierung der Dentaltechnik. Sirona beschäftigt 3000 Mitarbeiter an 25 Standorten weltweit. Die Produkte werden in mehr als 135 Ländern auf allen Kontinenten vermarktet. Die USA sind der größte Einzelmarkt für Sirona, gefolgt von Deutschland und Asien. Das Unternehmen wurde 1997 aus der Siemens Medical Technology Division ausgegründet und ist seit 2006 an der NASDAQ-Börse gelistet (Symbol: SIRO). Im Geschäftsjahr 2011-2012 verzeichnete Sirona einen Umsatz von 979 Mio. US-Dollar. Sirona entwickelt und produziert den Großteil seiner Produkte in Bensheim, Deutschland, dem weltweit größten Entwicklungs- und Produktionsstandort für Dentaltechnik. Aktuell beschäftigt Sirona mehr als 260 Ingenieure und Wissenschaftler. In den vergangenen sechs Jahren hat das Unternehmen mehr als 250 Mio. US-Dollar in Forschung und Entwicklung investiert.
