gesponsertWirtschaftlich zu Losgröße 1 Wie Flender Individualisierung in Serie ermöglicht

Ein über 125 Jahre alter Getriebebauer, energieintensive Prozesse, hohe Lohn- und Rohstoffkosten – und dazu der Anspruch, individuelle Industriegetriebe so schnell und wirtschaftlich zu fertigen wie Katalogware. Was nach einem Widerspruch klingt, hat Flender in Bocholt Wirklichkeit werden lassen.

Wer das Flender-Werk in Bocholt (Deutschland) betritt, trifft auf ein Gelände, das dem klassischen Bild eines deutschen Maschinenbauers entspricht: riesige Mengen Stahl-Stangenmaterial, große Hallen mit Werkzeugmaschinen zur Bearbeitung von Wellen und Zahnrädern und Europas größte Schachtofen-Härterei. Die Hitze, der Geruch von Schmiermittel und das Takten der Maschinen begleiten den Besucher durch die Hallen. Von Digitalisierung ist zunächst wenig zu sehen.

Doch gerade hier lag die Herausforderung, vor der Flender stand: Wie produziert man hochpräzise Industriegetriebe wirtschaftlich in Deutschland, wenn Energiepreise, Löhne und Rohstoffkosten hoch sind, die Konkurrenz aus Asien mit anderen Kostenstrukturen arbeitet – und der Markt gleichzeitig individuelle Lösungen statt Massenware fordert?

Die Antwort heißt Flender One. Und sie ist das Ergebnis eines jahrelangen, konsequenten Transformationsprozesses, der weit tiefer geht als ein neues Produktdesign.

Von der Zeichenbrettlösung zur digitalen Plattform

Der Ausgangspunkt liegt in den 1990er-Jahren. Damals brachte Flender mit dem FZG-Standardgetriebe-Baukasten das erste konsequente Baukastensystem für Industriegetriebe auf den Markt – am Zeichenbrett entwickelt, analog dokumentiert. Die damalige Wirkung war groß: Da es für Industriegetriebe keine genormten Anschluss- und Aufstellmaße gibt, setzte Flenders Baukasten de facto einen Marktstandard, an dem sich andere Hersteller orientierten.

Doch das FZG-System hatte Grenzen: Die Variantenvielfalt war riesig, doch jede Variante bedeutete manuelle Konstruktionsarbeit, individuelle Dokumentation und separate Fertigungsvorbereitung. „Sowohl das Produkt als auch die Art und Weise, wie wir Geschäfte machen, brauchten ein Update", beschreibt Dr. Jan Reimann, Projektleiter Flender One, die Ausgangslage. Es galt also die Variantenvielfalt in den Griff zu bekommen und gleichzeitig die Geschwindigkeit zu liefern, die der internationale Markt fordert.

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Der Weg zur industriellen Transformation

Den Weg zur Plattform Flender One könnte man mit den drei aufeinander aufbauenden Schritten Digitalisierung, Automatisierung und KI-gestützte Optimierung beschreiben. Doch wie immer war der erste Schritt auch der schwerste, denn die gesamte Prozesskette musste zunächst durchgängig digitalisiert werden. Konkret heißt das: Es wurde eine einheitliche Datenbasis geschaffen, aber auch physikalische Zusammenhänge hinterlegt. Hinzu kommen fest definierte Konstruktionsrichtlinien und standardisierte Schnittstellen zwischen Engineering, Fertigung und Einkauf. Für die Konstruktion setzt Flender dabei auf Siemens NX und auf Teamcenter für das Daten-Backbone. Die Implementierung inklusive der CAD-Automatisierung hat die eigene IT-Abteilung gemeinsam mit einem Partner übernommen.

Auf der digitalisierten Datenbasis konnte im zweiten Schritt die Automatisierung aufsetzen. Ziel war es, Konstrukteure von repetitiven Aufgaben zu entlasten, um ihnen Zeit für komplexe Aufgaben zu schaffen. Das Resultat ist ein System, das auf wenige Kundenangaben hin automatisiert einen vollständigen Engineering-Datensatz erzeugt: 3D-Modell, 2D-Zeichnungen, Montageanleitung, NC-Programme für die Bearbeitung – alles in einem durchgängigen, automatisierten Workflow. Zugleich entsteht schon hier der digitale Zwilling des konfigurierten Getriebes.

Im dritten Schritt kam die Unterstützung durch KI bzw. Machine Learning hinzu. Die Systeme nutzen reale Kundendaten und -bedürfnisse, sodass genau das Getriebe mit der benötigten Leistung bei gleichzeitig möglichst geringem Ressourceneinsatz ausgewählt wird. Bisher sind in der gesamten Branche etwa 50 Prozent der Industriegetriebe überdimensioniert. Das gehört bei Flender der Vergangenheit an, was Stahl, Öl, Energie und Bauraum spart. Außerdem ist es möglich nach Branchen zu selektieren, welche Getriebekonfigurationen am häufigsten eingesetzt werden – und daraus Rückschlüsse auf Standardisierungspotenziale sowie Auslegungsempfehlungen zu ziehen.

Der Konfigurator: Individualisierung in Minuten

Sichtbar wird diese Transformation für Kunden im Flender-One-Konfigurator. Sie geben dort ihre Anforderungen ein – Anwendung, benötigte Leistung, Drehzahl, Einbaulage, Übersetzung, Anschlussmaße – und das System legt daraufhin automatisiert das passende Getriebe aus, berechnet Preis und Lieferzeit und stellt innerhalb weniger Minuten ein herunterladbares 3D-CAD-Modell sowie ein generiertes 2D-Maßblatt bereit. Der digitale Zwilling des Antriebs ist damit bereits in der Angebotsphase verfügbar – und kann direkt in die Anlagenplanung des Kunden eingebunden werden.

Möglich wird das durch eine Neu-Parametrierung des Produkts selbst. Das Raster des Übersetzungsbereichs ist mit 103 Stufen je Baugröße so dicht und weltweit einzigartig, dass individuelle Wunschübersetzungen genau getroffen werden können, ohne dass ein Ingenieur händisch eingreifen muss. Damit erreicht Flender eine maximal 1,5 % Abweichung zur Wunschdrehzahl. Die Radsätze werden auf Basis hinterlegter Algorithmen und Konstruktionsrichtlinien automatisiert generiert. Für Sonderanfertigungen oder applikationsspezifische Anpassungen ist eine manuelle Konstruktion immer noch möglich. Die Idee dahinter: der Standard als die schnelle und wirtschaftliche Basis, während individuelle Ausführungen ein definierter Sonderweg sind.

Klassische Fertigung mit Teilautomatisierung

Was der Konfigurator in Sekunden zusammenstellt, wird in den Flender-Werken wie in Bocholt produziert. Und diese Fertigungsschritte machen die eigentliche Komplexität der Getriebefertigung sichtbar.

Aus Stahl-Stangenmaterial mit bis zu 500 Millimeter Durchmesser werden die Rohlinge auf großen Sägen zugeschnitten und durchlaufen dann die Bearbeitungsprozesse auf Dreh-, Fräs- und Schleifmaschinen. Um hier trotz hoher Lohnkosten wettbewerbsfähig zu sein, setzt Flender auf Mehrfachbearbeitungen und Teilautomatisierung, also möglichst viele Bearbeitungsschritte in einer Aufspannung.

Flender setzt auch bei der Zerspanung auf Teilautomatisierung. So übernimmt beispielsweise eine Roboterzelle nach der Weichverzahnung das Entgraten und entlastet damit die Mitarbeiter von einer monotonen, ergonomisch belastenden Aufgabe. Ähnliche Zellen gibt es an weiteren Produktionsschritten. Wie Dr. Jan Reimann erklärt, soll Automatisierung gerade dort eingesetzt werden, wo sie den Menschen unterstützt.

Das Herzstück der Fertigung in Bocholt sind die Aufkohlungsöfen in der Härterei – die größte derartige Anlage in Europa, mit einer Kapazität von rund 1.500 Tonnen pro Monat und einem Jahresstromverbrauch von rund 20.000 MWh. In den 26 Härteöfen werden die Bauteile auf etwa 840 °C erhitzt, aufgekohlt und anschließend im Ölbad abgeschreckt, um die geforderte Oberflächenhärte zu erzielen. Die Abwärme der Härterei wird zum Heizen der Werksgebäude genutzt. Das abgekühlte Wasser wird anschließend wieder zur Kühlung der Öfen eingesetzt: ein geschlossener Kreislauf, der die Energieeffizienz des Standorts messbar verbessert.

Nach dem Härten folgt die Feinbearbeitung auf Schleifmaschinen. Die integrierten Prüfzentren sorgen dafür, dass die hohen Genauigkeitsanforderungen sichergestellt sind. Hinzu kommt eine automatisierte Nital-Ätzanlage zur Kontrolle auf Metallbrand.

Das Produkt: technisch neu gedacht

Flender One wurde technisch von Grund auf neu entwickelt. Das einstufige Stirnradgetriebe und die mehrstufigen Kegel-/Stirnradgetriebe bilden die Basis; darüber hinaus sind mehrstufige Ausführungen konfigurierbar. Der Nenndrehmomentbereich der Plattform reicht derzeit von rund 1,9 bis 245 kNm.

„Mit Flender One ist es einerseits gelungen, die Prozesskette zu digitalisieren, und andererseits das Produkt in den technischen Parametern wie Nenndrehmoment, Lagerlebensdauer und thermische Grenzleistung zu harmonisieren“, sagt Josef Wistrcil, Geschäftsführer von Flender Austria.

Im Vergleich zum Vorgänger FZG wurden die Verluste im Getriebe dank der leistungsoptimierten Verzahnung um rund 20 Prozent reduziert – während die thermische Kapazität um 30 Prozent gesteigert werden konnte. Das hat konstruktive Konsequenzen: Wo früher ein größeres Gehäuse oder zusätzliche Kühlaggregate zur Wärmeabfuhr nötig gewesen wäre, genügt bei Flender One oft die nächstkleinere Baugröße. Das spart Material, Bauraum und Kosten. Gleichzeitig hat Flender die Wälzlager und die Wärmegrenzleistung noch besser auf die Bedürfnisse der Kunden ausgelegt, sodass Überdimensionierung vermieden wird. Das spart ebenfalls Ressourcen.

Im Design von Flender One ist Sensorik und Getriebe von Anfang an integriert worden. Jedes dieser Getriebe wird standardmäßig mit dem Sensor AIQ Core ab Werk ausgeliefert. Der Sensor ist WLAN- und Bluetooth-fähig und erfasst Drehzahl, Temperatur, Schwingungen sowie, in der erweiterten Ausführung AIQ Core Torque, auch das Drehmoment im Betrieb. In der Sensorbox ist der digitale Zwilling des Getriebes hinterlegt. Mit dem Modell werden die Messwerte im Betrieb abgeglichen. Das System erkennt Abweichungen, gibt Handlungsempfehlungen zu Lagerzustand, Verzahnung und Ausrichtung, berechnet die Öl-Restlebensdauer und unterstützt eine solche zustandsbasierte Instandhaltung anstelle starrer Kalenderintervalle. So lassen sich ungeplante Ausfallzeiten um bis zu 70 Prozent reduzieren und die Wartungskosten um bis zu 40 Prozent senken. Die Visualisierung erfolgt über das AIQ-Portal in der Cloud sowie die AIQ-App für den lokalen Einsatz via Bluetooth. Somit wird aus dem mechanischen Bauteil Getriebe eine smarte Komponente in der Anlage des Kunden.

Was das für Konstrukteure bedeutet

Für Maschinenbauer und Konstrukteure, die Flender One in ihre Anlagen integrieren wollen, ändert sich der Auslegungsprozess grundlegend: Der Konfigurator liefert nicht nur ein technisch passendes Getriebe, sondern sofort ein verwendbares 3D-Modell in gängigen CAD-Formaten, das direkt in die Anlagenkonstruktion integriert werden kann. Preis und Lieferzeit sind transparent und unmittelbar verfügbar. Das manuelle Warten auf Angebote, Zeichnungen und CAD-Daten entfällt. „Für unsere Kunden in Österreich entscheidet sich oft in der Angebotsphase, ob ein Projekt im Zeitplan bleibt. Wenn das 3D-Modell, der Preis und der Liefertermin sofort auf dem Tisch liegen, kann der Anlagenbauer weiterplanen“, ergänzt Josef Wistrcil.

Flender One ist das sichtbare Ergebnis einer Transformation, die tief in die Prozesse und die IT-Landschaft eines über 125 Jahre alten Unternehmens eingegriffen hat. Was in den Hallen von Flender nach wie vor klassisch aussieht – Stahl, Öfen, Werkzeugmaschinen, – ist heute eingebettet in eine durchgängige digitale Prozesskette, die vom ersten Klick im Konfigurator bis zur Auslieferung des sensorbestückten Getriebes reicht. Das ist kein Zufall, sondern das Ergebnis konsequenter Arbeit.

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