MMC Magazine

(Marumori Town, Igu County, Präfektur Miyagi)

Ein großer Vakuumkammer-Hersteller mit hoher technischer Kapazität erzielt ein bemerkenswertes Wachstum durch aggressive Kapitalinvestitionen von mehr als 10 Milliarden Yen in den letzten 30 Jahren.

Fertigung großer Vakuumkammern durch die Implementierung großer Anlagen

Für die Fertigung von Halbleiter-Wafern und flüssigen und organischen EL-Panels wird eine Kammer (Behälter) benötigt, um die erforderliche Vakuumumgebung zu erzeugen, die eine Verunreinigung durch Luft, Gas, Dampf, Feinpartikel oder andere Fremdstoffe verhindert. Melco Japan in der Präfektur Miyagi ist der marktführende Hersteller großer Vakuumkammern in Japan.

Masuyuki Kurita, Vorstandsvorsitzender von Melco Japan, gründete die Kurita Special Steel Corporation in Hitachi City, Präfektur Ibaraki, im Jahr 1960. Das Unternehmen verkaufte Pressformerzeugnisse und Spezialstähle. „Mein älterer Bruder war im Großhandel mit Metallwerkstoffen in Tokio tätig. Ich beschloss daher, ein Geschäft in einer verwandten Industrie zu gründen. Ich konnte Material von den Partnerunternehmen meines Bruders erwerben, was in der Gründungsphase des Unternehmens von Vorteil war“, erklärte er. Nach dem Umzug des Werks des Lieferanten in eine ländliche Region kurz nach der Gründung erweiterte auch die Kurita Special Steel Corporation ihr Geschäft auf diese Region. Das Unternehmen gründete Niederlassungen in den Regionen im Norden Kantos und Tohoku an Standorten wie Hitachinaka City in der Präfektur Ibaraki, Iwaki City in der Präfektur Fukushima, Sendai City, Kitagami City und Yamagata City, um sein Vertriebsnetzwerk auszubauen. Das Unternehmen verfügte bei seiner Gründung nur über eine Maschine, erweiterte seinen Anlagenpark jedoch kontinuierlich. 

Zu Beginn der 1980er Jahre erweiterten große Spezialstahl-Handelsunternehmen ihr Geschäft ebenfalls auf ländliche Regionen und lösten einen erbitterten Konkurrenzkampf aus. Kurita wusste, dass er etwas anderes als nur Spezialstähle bieten musste, um in der Industrie zu überleben. Daher beschloss er, Edelstähle zu behandeln, die zu dieser Zeit nicht häufig verwendet wurden. Er hatte außerdem das Gefühl, dass sie sich für zahlreiche zukünftige Anwendungen in Bereichen wie Industrieanlagen und dem Bauwesen eignen würden. Er sollte Recht behalten. Jahr für Jahr wurden mehr Aufträge für Edelstähle erteilt, sodass das Unternehmen mehr Lagerplatz und Logistikstandorte benötigte. Das Unternehmen errichtete das Materials Stock and Machining Center in Marumori Town, Igu County, Präfektur Miyagi. Die Entscheidung für die Stadt Marumori fiel, weil das Unternehmen dort ein großes Grundstück erwerben konnte, um große Mengen an Vorräten zu lagern. Das Grundstück lag nahezu in der Mitte der Niederlassungen, was für die Materiallieferung sehr praktisch war.

Wenige Jahre, nachdem das Werk in Marumori seinen Betrieb aufgenommen hatte, bat ein Beschaffungsmanager des Partnerunternehmens Melco Japan, auszulagernde Arbeit unter Verwendung von fünf oder sechs Maschinen, die das Partnerunternehmen mit einem großzügigen Rabatt bereitstellen würde, zu akzeptieren. Kurita nutzte die Chance und sicherte sich ein Darlehen, um die Maschinen von dem Werk in Marumori zu erwerben. Melco Japan übernahm für eine Weile einfache Bearbeitungen von Edelstählen und seine extrem präzisen Verfahren und die Oberflächenqualitäten wurden hochgeschätzt. Aus diesem Grund wurde die Zusammenarbeit mit Partnerunternehmen erweitert. Nach der Übernahme der Bearbeitung der Vakuumkammern führte Melco Japan Schweißgeräte ein, stellte neue Ingenieure ein und bildete die Grundlage für das heutige Werk in Marumori.

Das heutige Werk in Marumori verfügt über ein hochmodernes Fertigungssystem, das vom Zuschneiden des Edelstahls über das Beschichten bis zum Schweißen, Bearbeiten, Elektropolieren und Blechbearbeitung reicht. Die Ausstattung mit vielen großen Maschinen ist eines der Hauptmerkmale des Werks. Kurita erklärte: „Wir fertigen keine kleinen Produkte, die andere Unternehmen auch herstellen können, sondern große Vakuumkammern im Bereich von 10 bis 20 Tonnen, und dies hat Melco Japan im In- und Ausland bekannt gemacht. Unsere Fähigkeit, dank unseres Edelstahlbestands von ca. 8000 Tonnen und der technischen Fähigkeiten hervorragender Handwerker Produkte jederzeit liefern zu können, hat es uns ermöglicht, eine vertrauensvolle Beziehung zu unseren Kunden aufzubauen und unser Geschäft zu expandieren.“

Trotz solcher Stärken konzentrierte sich das Werk in Marumori auf die Fertigung großer Vakuumkammern anstelle kleiner Produkte und Präzisionsteile. Darüber hinaus verzeichnete das Werk einen großen Unterschied zwischen Spitzennachfrage und solchen mit geringer Nachfrage. Das Unternehmen beantragte 2014 Unterstützung durch das Subsidy Programme for New Business Establishment in the Areas Recovering from Tsunami and Nuclear Disaster towards Employment Creation (2.) (Förderprogramm für die Gründung neuer Unternehmen in vom Tsunami und der Nuklearkatastrophe betroffenen Gebieten für die Schaffung von Arbeitsplätzen) des Ministeriums für Wirtschaft, Handel und Industrie. Im folgenden Jahr erwarb das Unternehmen Grundbesitz und baute das Werk I an der Küste in der Stadt Yamamoto, Landkreis 
Watari in der Präfektur Miyagi für 2 Milliarden Yen. Anschließend wurde ein zweites Werk für 2 Milliarden Yen nach einem Antrag auf Hilfe aus demselben Förderprogramm (8.) im März 2021 gebaut. Etwa die Hälfte der Kosten für den Bau beider Werke wurde durch die Subventionen unter der Bedingung finanziert, dass 
das Unternehmen Arbeitskräfte der lokalen Gemeinden einstellt. 

„Seit der Errichtung des Werks in Marumori haben wir in 30 Jahren etwa 10 Milliarden Yen investiert. Das Vertrauen unserer Kunden hat es uns ermöglicht, eine so große Summe zu investieren. Wir hatten keine Anleitungen für die Fertigung großer Vakuumkammern. Unsere Techniker unternahmen große Anstrengungen, um die technische Leistungsfähigkeit durch Versuche zu verbessern, und sammelten so einzigartige Kenntnisse.“

Wir fragten Kurita, was für ihn einen guten Werkzeughersteller ausmacht. Er antwortete ohne lange zu überlegen: „Ein guter Werkzeughersteller ist in der Lage, schnell eine hohe Qualität zu einem günstigen Preis zu liefern.“ Dann lächelte er und fügte hinzu: „Ich hoffe, dass Mitsubishi Materials ein vielfältigeres Sortiment an Werkzeugen entwickeln wird, die geeignet sind, die unterschiedlichsten Edelstahlmaterialien zu bearbeiten. Gehen wir diese Aufgabe gemeinsam an.“

Die Marktnachfrage ist durch COVID-19 leicht zurückgegangen. Kurita geht jedoch davon aus, dass eine breite Auswahl an Herstellern auch weiterhin große Investitionen tätigen wird. Im Zuge der zunehmenden Größe von Navigationsbildschirmen in Fahrzeugen und des Wachstums im Bereich energiesparender Systeme wird die Nachfrage nach organischen EL sicherlich steigen und die Bestellungen für Vakuumkammern zunehmen. Darüber hinaus denke ich, dass eine hohe Wahrscheinlichkeit für Bestellungen von vertikalen Vakuumkammern, die von Herstellern von Halbleiterproduktionsanlagen entwickelt wurden, besteht.“

Wie die obigen Ausführungen zeigen, profitiert Melco Japan jetzt von einer günstigen Entwicklung und Kurita reagiert auf die steigende Nachfrage nach Produkten seines Unternehmens durch aggressive Kapitalinvestitionen. „Für die Zukunft möchte ich die Umgebung und das Wachstum des Unternehmens in fünf oder zehn Jahren betrachten, um weiterhin Kapital zu investieren und die Stabilität des Unternehmens für die nächste Generation sicherzustellen“, erzählte er begeistert. Trotz seiner 88 Jahre wirkt er jung, ist energiegeladen und immer zukunftsorientiert. 

Entwicklung eines flexiblen Fertigungssystems (FMS) für die Automation und den unbemannten Betrieb

Das Werk an der Küste in Yamamoto stellt Vakuumkammern, Halbleiterproduktionsanlagenteile, Flugzeugteile und Komponenten für Anlagen zur Außerbetriebnahme von Atomkraftwerken her. Das im März 2021 eröffnete Werk II verfügt über zwei Fertigungsstraßen: MAZAK und OKUMA. Die MAZAK-Linie verfügt über ein flexibles Fertigungssystem (FMS), das einen automatisierten unbemannten Betrieb rund um die Uhr ermöglicht und vier Einheiten fünfachsiger Bearbeitungszentren mit unbemannten Palettenwechselsystem verbindet. Wenn Komponenten von einem Bediener im FMS auf eine Palette gesetzt werden, wählt die Maschine automatisch die zu bearbeitenden Komponenten aus und transportiert sie zur Einstellung zu einer Werkzeugmaschine. Nachdem die Materialien entsprechend dem Programm automatisch bearbeitet wurden, werden sie wieder auf die Palette platziert und der nächste Bearbeitungszyklus beginnt mit der Auswahl der notwendigen Materialien. 

„Für ein Werk wie unseres, das von einer geringen Anzahl an Mitarbeitern betrieben wird, ist Automation wesentlich. Die Möglichkeit, die Maschinen tagsüber von Mitarbeitern bedienen und nachts unbemannt laufen zu lassen, löst Arbeitskräftemangel, verkürzt Vorlaufzeiten und reduziert Bedienungsfehler“, erklärt Yoshiya Ishizuka, Leiter des Werks an der Küste. Hiroki Izumi von der FMS-Abteilung blickt zurück auf die Schwierigkeiten während der Entwicklung der FMS-Straße und erzählt: „Auch wenn wir sehr viel weniger über Förderersysteme als über Werkzeugmaschinen wussten, waren die Förderersysteme extrem wichtig für die Automation. Aus diesem Grunde machten wir uns mit den Grundlagen vertraut. Der schwierigste Teil war die Verwendung verschiedener Materialien, da dies komplexere Bewegungen als der Transport einer einzelnen Komponente erforderte. Da die Maschinen darüber hinaus die Reihenfolge der Priorität automatisch bestimmen, benötigen wir einen Bediener oder ein Programm, um die Reihenfolge anzupassen.“

Das Werk hat zusätzlich zum FMS zahlreiche weitere Innovationen implementiert, um die Effizienz zu verbessern. Für das MAZAK-Bearbeitungszentrum wurde ein IC-Tag auf der Zugzapfenseite der Hauptachse platziert, um Werkzeuge zu handhaben. Ursprünglich hatten wir die Art des Werkzeugs, die Bearbeitungsmethode und den Namen des zuständigen Mitarbeiters auf ein Blatt Papier geschrieben, wenn wir Werkzeuge aus den Werkzeugmagazinen entnommen haben. Durch den Wechsel zum IC-Tag-Management konnten der Zeitaufwand der Dokumentation der Angaben verkürzt und Fehler deutlich reduziert werden. Die Position der Werkzeuge wird jetzt durch einen Computer nachverfolgt und die optimale Kombination aus Werkzeug und Halter sowie andere Informationen können jetzt zwischen den an dem Bearbeitungsprozess beteiligten Mitarbeitern weitergegeben werden“, erklärt Izumi und weist auf die Vorteile der erhöhten betrieblichen Effizienz und reduzierten Fehlerquote hin. 

Die Okuma-Straße besteht aus einer großen Drehbank und drei Bearbeitungszentren. Das Okuma-Portalbearbeitungszentrum kann Spindeln wechseln, was die Bearbeitung von Edelstahl und Aluminium ermöglicht. Die Bearbeitung von Aluminium erfordert höhere Drehzahlen als Edelstahl, sodass wir eine maximale Drehzahl von 10000 einstellten und die Robustheit des Maschinengehäuses erhöhten. 

Digitalisierung von Erfahrungen langjähriger Techniker für zukünftige Generationen

Die Stärke von Melco Japan liegt nicht allein in der Leistungsfähigkeit seiner Anlagen, sondern auch in seinen technologischen Fähigkeiten, die von Kunden so hoch geschätzt werden. Vakuumkammern erfordern eine minimalste Gasleckage und -durchdringung sowie einen verschlossenen Gasdurchgang als unverzichtbare Anforderungen. Neben der Verbesserung hochpräziser Liquidpanels und Halbleiterchips sind auch die Qualitätsprüfungen durch die Hersteller zunehmend strenger geworden und es wird mit höchster Sorgfalt auf die Genauigkeit der Bearbeitung, das luftdichte Schweißen und das Ausbleiben von Kratzern an den Produkten geachtet. „Melco Japan verfügt über viele erfahrene Ingenieure, die die Kundenwünsche nach einem engen Toleranzbereich in der Bearbeitung erfüllen können. Darüber hinaus werden unsere Produkte aufgrund ihrer hervorragenden Luftdichtigkeit und der perfekten Oberflächenqualität auch für das Schweißen von Edelstahl (WIG-Schweißen) geschätzt. Für den abschließenden Fertigungsprozess haben wir große Präzisionsreinigungstanks montiert, um die vollständige Beseitigung von Schneidöl auf den Schraubengewinden und in Bohrungen sicherzustellen“, erklärt Werksleiter Ishizuka stolz. 

Susumu Mito aus der Produktions- und Technologieabteilung erläutert uns die hohe Genauigkeit ihrer Bearbeitung an einem Beispiel. „Wir wurden beauftragt, Produkte mit der Bohrungstoleranz der Klasse f6 (-0,062 – 0,098) für Ø400 zu bearbeiten. Der Kunde hatte Schwierigkeiten, ein Unternehmen zu finden, das diese Anforderungen erfüllen konnte, doch Melco Japan beschloss, den Auftrag anzunehmen. Grundlagendiskussionen mit Ingenieuren mithilfe von Zeichnungen haben es uns ermöglicht, das Produkt mit der vorgegebenen Maßtoleranz herzustellen. Seither fertigen wir die Produkte weiterhin für andere Unternehmen und können mit Stolz feststellen, dass wir niemals auch nur eine einzige Kundenreklamation zu verzeichnen hatten“, sagte Mito. Doch auch bei einer solch hohen Präzision haben ihre Produkte nur selten Kratzer. „Ein Bearbeitungsverfahren, bei dem Produkte beschädigt wurden, verwenden wir kein zweites Mal. So verursachte beispielsweise Punktfräsen Schäden, wenn dies nach dem Bohren erfolgte. Also änderten wir die Reihenfolge und bohrten Löcher nach dem Punktfräsen. So konnten wir Oberflächenmängel verhindern.“

„Unsere Aufgabe ist es jetzt, die technologischen Fähigkeiten unserer erfahrenen Ingenieure an die nächste Generation weiterzugeben“, erklären Ishizuka, Izumi und Mito. „Wir digitalisieren jetzt das Wissen erfahrener Ingenieure, um nicht von subjektiven Einschätzungen abhängig zu sein. Wenn wir beispielsweise eine Klemme anziehen, verzichten wir in unseren Erläuterungen auf Abstrahierungen, indem wir spezifische Werte wie „45 Grad von dieser Richtung“ verwenden, um sicherzustellen, dass jeder Ingenieur die gleiche Genauigkeit erreichen kann“, erklärt Izumi als Beispiel für den Ansatz des Unternehmens zur Ausbildung junger Ingenieure. 

Verbesserung der Qualität durch Priorisierung der Kommunikation mit Schneidwerkzeugherstellern

Für die Ingenieure von Melco Japan ist die Kommunikation mit Werkzeugherstellern besonders wichtig. „Wenn wir Produkte zum ersten Mal bearbeiten, sprechen wir oftmals mit Schneidwerkzeugherstellern über die Auswahl der Werkzeuge und Bearbeitungsverfahren“, sagte Werksleiter Ishizuka. Izumi fügt hinzu: „Für das bereits erwähnte Punktfräsen erhielt ich außerdem einen Rat von Hiratsuka von der Vertriebsabteilung von Mitsubishi Materials. Hiratsuka antwortet immer unverzüglich und liefert genauso schnell Testwerkzeuge, auch wenn Schneidwerkzeughersteller dies oftmals lieber vermeiden, wenn sie noch nicht sicher sind, dass sie einen Auftrag erhalten werden. Ich fühle mich wohl dabei, ihn alles zu fragen.“

Auf die Frage, welche Arten von Werkzeugen in den Produktionsstätten eingesetzt werden, antworteten Ishizuka, Izumi und Mito sofort ohne zu zögern: „Diese Werkzeuge müssen kosteneffizient sein und eine lange Lebensdauer haben. Von Mitsubishi Materials gelieferte Werkzeuge sind etwas teurer, zeichnen sich jedoch durch ihre hervorragende Qualität aus, was die Produktivität und Robustheit verbessert und somit nicht nur die Lebensdauer verlängert, sondern auch zu einem besseren Preis-Leistungs-Verhältnis führt. Wir möchten unsere Einkäufe weiter erhöhen“, erklärte Izumi. Hiratsuka von der Vertriebsabteilung antwortete hierauf: „Wir haben vor kurzem den AXD4000-Fräser für die Bearbeitung von Aluminiumlegierungen und schwer zu bearbeitenden Materialien geliefert. Wir lieferten dem Kunden zunächst Testwerkzeuge für einen Vergleich an tatsächlichen Komponenten und erhielten aufgrund dessen den Auftrag.“ Werksleiter Ishizuka beschrieb seinen Eindruck von den gelieferten Komponenten: „Der AXD4000 wird unsere Bearbeitungsprozessrate erwartungsgemäß verbessern und die Werkzeuglebensdauer durch spiralförmige Bearbeitung verlängern.“ Shibata, der für die technische Unterstützung bei Mitsubishi Materials verantwortlich ist, sagte: „Um die Partnerschaft zu vertiefen, berücksichtigen wir die Vorschläge von Melco Japan zu Produkten. Dies führt zur Entwicklung neuer Produkte und Verbesserung bestehender Produkte.“

Ishizuka, Izumi und Mito verrieten uns zum Abschluss noch, worauf sie sich in der zukünftigen Fertigung konzentrieren werden. „Derzeit treiben wir den Bau der vierten Bearbeitungszentrale voran, die mit dem FMS verbunden wird. Unser Ziel ist es, im nächsten Frühjahr mit dem Betrieb zu beginnen. Wir möchten die Bearbeitung tagsüber und nachts fortsetzen, um die Produktivität zu steigern.“ (Ishizuka) „Ich habe von meinen älteren Kollegen gelernt, Kunden allein aufgrund der Zeichnungen zu versichern, dass eine Bearbeitung durchaus möglich ist. Basierend auf der Überzeugung, dass alles, was eine Form hat, auch bearbeitet werden kann, streben wir danach, unsere Verfahren zu verbessern.“ (Mito) „Unser aktuelles Ziel ist es, einen 24-Stunden-Betrieb zu ermöglichen. Unser Vorstandsvorsitzender erinnert uns oft daran, den Geist der Mitsubishi Materials Corporation in die Gestaltung und Fertigung aller von uns hergestellten Produkte einzubinden, um sicherzustellen, dass wir unseren Kunden immer die höchste Qualität liefern.“ (Izumi) 

Es gibt nur wenige Unternehmen – nicht nur in Japan, sondern weltweit –, die so große Mengen an Edelstahl bearbeiten wie Melco Japan. Um diese Stärke weiter auszubauen, wird Melco Japan sein Geschäft weiterhin von der Vakuumkammerfertigung auf Teile für Halbleiterproduktionsanlagen und Luftfahrzeuge erweitern.