„Mit der neuen Hydraulikpresse stärken wir unsere Position als Ideenschmiede für knifflige Aufgaben und Verfahren in der Entwick­lung und Herstellung von Blechteilen“, freut sich Niklaus Nägeli aus der Geschäftsleitung der Nägeli Swiss AG. Das Schweizer Unternehmen tätigt die größte Maschineninvestition der Firmenge­schichte und hat im Juni dieses Jahres eine Lauffer Ziehpresse RZU 200 in Betrieb genommen. Die Presse verfügt über eine Schnittschlagdämpfung sowie ein modernes Bediener-Interface mit Anbindung an das ERP-System

Neue Presse erhöht Fertigungsspektrum deutlich

Dank einer Hüllkurven-Überwachung, einem Ziehkissen mit gesteu­erter Gegenhaltekraft und einer präzisen Geschwindigkeitsregelung lassen sich komplexe Umformungen in hoher Teilequalität fertigen. Eine Feinrichtmaschine entspannt das bis zu vier Millimeter starke und 300 mm breite Metallband ab Coil und ermöglicht die Fertigung von Bauteilen mit höchsten Ebenheitsanforderungen. Die Steuerung übernimmt eine Siemens S7. Auf deren Basis integriert die von Lauffer neu entwickelte Visualisierung „LaHMI“ die Bedienung von Bandvorschub und Presse. So lässt sich die Anlage am großen Touchscreen einfach, sicher und intuitiv programmieren.

Die neue Presse versetzt Nägeli Swiss AG in die Lage, ihre kreativen und zum Teil ungewöhnlichen Lösungen für Blechteile prozesssicher, wiederholgenau und effizient zu realisieren. Ebenso erweitern die Schweizer die Möglichkeiten hinsichtlich Bauteilgröße und –kom­plexität. So kann Coil-Material zu integralen Teilen bis 150 mm Ziehhöhe umgeformt werden. Dass die Serienteile eine sehr gute Oberflächengüte und die Kanten Feinschnitt-Qualität erreichen, liegt am Ziehkissen mit gesteuerter Gegenhaltekraft. Zusammen mit dem steuerbaren Umformverlauf durch Kraft- und Geschwindigkeits­regelung und dem hydraulischen Konzept der Presse, die an jedem Punkt die maximale Kraft aufbringt, entstehen nahezu einbaufertige Bauteile mit engen Toleranzen.

Kunden profitieren von mehr Möglichkeiten

Der Leiter der Stanzerei, Fritz Rüegg ist davon überzeugt, „dass wir unser Potenzial deutlich erhöhen und unseren Kunden in Bezug auf Bauteilgeometrie und Materialausnutzung wesentlich mehr Möglich­keiten bieten können.“ Mit dem Anschluss der neuen Maschine an das hauseigene ERP-System können Fertigungsaufträge direkt in die Presse eingespielt werden. Im Gegenzug sorgen Echtzeit-Informati­onen der Presse an das System dafür, dass Industrie 4.0 bei Nägeli Swiss AG zum Stand der Dinge wird. Die Verantwortlichen begegnen den neuen Herausforderungen mit Begeisterung.

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„Wer es akzeptieren kann, dass wir als Stanzexper­ten mitdenken, nachfragen und eventuell Verbesse­rungen vorschlagen, der wird uns als Partner sehr schätzen“, verspricht Niklaus Nägeli. Der 46-jährige Diplom-Ingenieur ist Mitglied der Geschäftsleitung der Nägeli Swiss AG. Das Unternehmen aus Güttingen am Schweizer Bodenseeufer hat es geschafft, eine Baugruppe aus mehreren Einzelteilen durch ein integrales Umformteil zu ersetzen. Das komplexe Bauteil wird mittels eines neunstufigen Folgeverbundwerkzeugs äußerst effizient gefertigt und vereinfacht die Baugruppenmontage beim Kunden ganz erheblich.

Das Bauteil fertigungstechnisch auslegen

„Die Kunst liegt häufig darin, die Funktion des Bau­teils zu verstehen, Vorschläge für eine prozessopti­mierte Lösung zu erarbeiten und die Umformschritte fertigungstechnisch optimal auszulegen“, betont Niklaus Nägeli. Durch gezielte Prozessentwicklung geht Nägeli Swiss AG mit der Fertigung oft an die Grenzen des Machbaren. Das haben die Experten auch bei einem Bauteil bewiesen, das als Luftstrom­düse eingesetzt wird. Bei diesem Näpfchen gilt es, in der optimalen Zugabstufung den Durchmesser zu verjüngen und dabei zugleich Ziehhöhe zu gewin­nen. „Das ist eines unserer fertigungstechnischen Highlights“, versichert Nägeli stolz.

Die umformtechnische Kompetenz zeigt sich darüber hinaus ebenso in fadenfein geprägten Bauteilen für Textilmaschinen, Rastlünetten für Schweizer Tau­cheruhren oder Sicherheitsbauteilen für Tanküber­wachungen. „Wir suchen nach innovativen Ansätzen und neuen Wegen, um Produkte optimal zu fertigen. Deshalb ziehen uns Kunden idealerweise bereits in der Entwicklungsphase eines Produkts hinzu“, be­kräftigt Nägeli. So entstehen nach Werkzeug­konstruktion und –herstellung durch Tiefziehen, Stanzen, Biegen, Prägen und Rollen herausragende Lösungen. Die hauseigenen Pressen formen mit bis zu 2000 kN um und verarbeiten alle stanzbaren Ma­terialien von 0,04-5 Millimeter Dicke. Anschließende Folgebearbeitungsprozesse wie Entgraten, mechani­sche Bearbeitung und Wärmebehandlung sorgen für einbaufertige Klein- und Grossserienteile.

Partner auf Augenhöhe: Intensiv aber lohnend

Umformwerkzeuge, Fertigungsprozesse und daraus resultierende optimale Produkte sind bei Nägeli immer die Folge von Fragenstellen und Nachdenken. Das mag für manche anfragenden Kunden zunächst herausfordernd sein, wird sich aber in den meisten Fällen lohnen. Wer für Umformteile aus Metall einen Partner auf Augenhöhe sucht, der ist in Güttingen am Schweizer Bodenseeufer genau richtig.

„Wir wollen nicht um jeden Preis wachsen“, betont Christoph Nägeli, Mitglied der Geschäftsführung der Nägeli Swiss AG. Was auf den ersten Blick jeder gängigen Lehrmeinung aus der Betriebswirtschaft widerspricht, ist bei genauer Betrachtung jedoch durchaus reizvoll – und kann so falsch nicht sein. Schließlich feiert Nägeli 2021 sein 80-jähriges Bestehen.

Mit Ideen und deren Umsetzung punkten

Das 1941 von Ernst Nägeli als Stanzerei gegründete Familienunter­nehmen entwickelt und produziert Produkte aus Metall und Faserverbund. Was mit der Herstellung von Kugellagerkäfigen und Zahnscheiben als Schraubensicherungen begann, hat sich zu einer Ideenschmiede für knifflige Aufgaben und Verfahren in der Entwicklung und Herstellung von Teilen aus Metallen und Faserverbundstoffen entwickelt.

Dabei startet das Unternehmen durchaus wachstumsorientiert. Bereits 1948 wird ein neues Gebäude in Güttingen bezogen. Mit den vier wichtigen Prozessen Stanzen, Biegen, Tiefziehen und Prägen leistet das Unternehmen beste Arbeit, so dass 1950 mit IBM ein ganz Großer anklopft. Für den amerikanischen Büromaschinen­hersteller produziert Nägeli Funktionsnocken für elektrische Schreibmaschinen.

Lösungskompetenz wird zur DNA von Nägeli

Auch die Firma Wild Heerbrugg AG wird auf die Schweizer aufmerk­sam. Das Unternehmen, das heute Leica heißt, ordert Zulieferteile für Mikroskope, Theodoliten und andere Vermessungsinstrumente. Beide Aufträge stellen hohe Anforderung an den Werkzeugbau und an die Stanzerei. „Wahrscheinlich wurden wir damals bereits an die DNA unseres Unternehmens herangeführt. Denn je schwieriger die Aufgabe, desto größer unser Interesse, sie zu lösen“, beschreibt Christoph Nägeli, was sein Unternehmen seit vielen Jahren auszeichnet.

Diese Lösungskompetenz zeigt sich auch in den 1960er Jahren bei einem Produkt, das Nägeli für den Skischuhhersteller Raichle fertigt. Mit einer Schnalle lassen sich erstmals die damals noch aus Leder gefertigten Skischuhe schnell und sicher schließen. Die Verbindung von rostbeständigem Stahl und Leder ist dabei nur eine der zu lösenden Herausforderungen. Und noch einmal geht es 1970 in eine Produktion großer Serien. Für einen amerikanischen Hersteller liefert Nägeli Teile für ein Scheibenreinigungsgerät. Verarbeitet werden circa 80 t Metall pro Jahr.

Ergonomische und ökonomische Produkte für den Obstbau

Als dann Mitte der siebziger Jahre in der Folge der Ölkrise die Wirt­schaft schwächelt, sind plötzlich ganz andere Lösungskompetenzen gefragt. Wie kann man wegbrechende Aufträge und Umsätze kompensieren? Hier zeigt sich, welche Vorteile es hat, wenn man nicht zu groß gewachsen ist. Bei Nägeli liegt die Lösung direkt vor der Haustüre. Für Obstbauern in der Ostschweiz entwickeln die findigen Tüftler Baumscheren, Rebscheren und Gartenscheren und die Mitarbeiter bleiben an Bord. Weil man damit natürlich auf einen schon vorhandenen und besetzten Markt trifft, müssen die Produkte besser sein als die, die es schon gibt. Und so zeichnen sich die Scheren durch eine ergonomischere und ökonomischere Benutzung aus. Für einen Schnitt braucht der Anwender deutlich weniger Kraft aufzuwenden. Schnell erobern die raffinierten Produkte ihren Markt über die Region und die Schweiz hinaus. Heute werden sie international vertrieben.

Dieses Prinzip, mit geringerem Kraftaufwand etwas zu betreiben, zieht sich im Folgenden wie ein roter Faden durch die Unterneh­mensphilosophie und taucht noch öfter auf. Hinzu kommt Mitte der siebziger Jahre eine Grundsatzentscheidung der Verantwortlichen: Sie beschließen, dass Nägeli künftig gezielt Artikel mit geringem Beschaffungsanteil und hohem Engineering- beziehungsweise Knowhow-Anteil fertigt. Lösungen und Produkte sollen künftig einen hohen Anteil eigener Wertschöpfung enthalten.

Mit Faserverbund in der Luftfahrt durchstarten

Das führt neben der Weiterentwicklung der Kompetenzen in der Stanztechnik auch zur Kompetenzerweiterung durch den Einstieg in die Faserverbundtechnologie. Ein erster und berühmter Kunde in diesem Bereich sitzt quasi in Sichtweite am gegenüberliegenden deutschen Bodenseeufer. Für den Flugzeughersteller Dornier fertigt Nägeli den rund zwei Meter langen Flügelrandbogen aus Faser­verbund für das moderne Verkehrsflugzeug Dornier DO 328. Damals beginnt die Zusammenarbeit mit der ETH Zürich, die bis heute besteht und sich auf weitere Hochschulen in der Schweiz und in Deutschland ausgeweitet hat. Aus diesem Dornier-Auftrag resultiert auch ein besonderes Gütesiegel: Nägeli erhält das Zertifikat als zugelassener Lieferant der Deutschen Luft- und Raumfahrt.

Für fast noch wichtiger hält Christoph Nägeli in Zusammenhang mit dem Einstieg in die Faserverbundtechnologie jedoch eine weitere Eigenschaft, die das Unternehmen bis heute auszeichnet: „Wir sind neugierig und scheuen uns nicht, in bisher unbekannte Regionen vorzudringen. Wir wissen dabei nicht immer im Vorhinein, ob sich das lohnt.“ So hat sich das Unternehmen für den Bereich Faserver­bundtechnologie einen Zeitraum von zehn Jahren zugestanden, bis sich ein dauerhaft erfolgreiches Standbein etabliert hat.

Spagat zwischen Metall und Faserverbund meistern

Ein weiterer Meilenstein ist 1995 der Start zur Serienproduktion des Fahrradrahmens Arrow Spyce für die Firma Villiger, die einen ausgezeichneten Namen unter den Fahrradherstellern genießt. Der Fahrradrahmen zeichnet sich aus durch sehr geringes Gewicht und eine integrierte, federnde Hinterradschwinge. Mit der Kombination von steifen Carbonfasern und elastischen Glasfasern entsteht eine einzigartige Lösung für ein genussvolles Biken. Beachtenswerte 6000 Rahmen fertigt Nägeli für Villiger. Ein weiteres Serienprodukt, mit dem man 2001 in den Composite-Bereich vordringt, sind Federn aus gerichteten Endlos-Glasfasern für das Unterbett des Schweizer Herstellers Bico. Das millionenfach produzierte Bauteil zeichnet sich durch eine hohe Ermüdungsfestigkeit und einen besonders großen Federweg aus.

Und auch in der Metallverarbeitung tut sich einiges. So werden anspruchsvolle Materialien wie Titan verarbeitet, hochpräzise Bau­teile für die Uhrenindustrie hergestellt oder eine Füllstandsüber­wachung für Schiffstanks gefertigt. Mit der Entwicklung von Werk­zeugen zur Herstellung von Stanz- und Umformbauteilen für die Strickmaschinen-Industrie sowie für einen Elektromotorenhersteller erschließt man sich neue Kunden. Durch die clevere Entwicklung und die zuverlässige Fertigung ergeben sich daraus langjährige Geschäftsbeziehungen, die bis heute andauern.

Neues Spielgefühl für Trompete, Posaune und Co.

Wer jedoch nun glaubt, die Schweizer Tüftler richten sich in ihren Erfolgsbranchen ein, der irrt. Ganz im Gegenteil beginnt 2011 eine Erfolgsgeschichte der ganz besonderen Art, in einer Branche, die niemand wohl auf Anhieb mit Faserverbund in Verbindung bringen würde. Für daCarbo AG fertigt Nägeli Swiss AG die Schallbecher für Trompeten, Posaunen und Flügelhörner sowie die S-Bögen für Saxophone. Dabei spielen die Faserverbundwerkstoffe mehrere ihrer Stärken aus. Die Bauteile lassen sich mit großer Freiheit auslegen. Das Carbon optimiert das Schwingungsverhalten der Instrumente, indem es energiezehrende Schwingungen gar nicht erst aufkommen lässt. Auch hier geht es also darum, Kraft zu sparen. Jazz- und Konzertmusiker aus aller Welt schwören auf die Blasinstrumente mit dem schwarz-goldenen Look. „Wer sie einmal gespielt hat, der gibt sie nicht mehr aus der Hand“, weiß Christoph Nägeli zu berichten.

Mit einem revolutionären Verfahren zu einer Auszeichnung

Doch auch der traditionelle Markt profitiert weiterhin von den Experten im Umgang mit Faserverbundwerkstoff, denn Nägeli Swiss AG industrialisiert 2019 das revolutionäre aCC-Herstellungsverfah­ren (automated-Composite-Compression-Verfahren). Dabei werden Faserchips zu komplexen 3D-Formteilen mit fast jeder gewünschten Geometrie gepresst, und dies in Serienstückzahlen. Das eröffnet ungeahnte Möglichkeiten für den Leichtbau. Ein neu entwickeltes und mit diesem Verfahren hergestelltes Serienteil erhält auf der Swiss Plastics Expo 2020 in Luzern den Publikums-Award als beliebtester Produkt-Showcase. Ausgezeichnet wird der Unterlegkeil „Chock MAX“ aus Carbonfasern für Flugzeuge bis 350 Tonnen. Das Produkt, das Nägeli für ALPHACHOCKS herstellt, ist sehr leicht, absolut robust und lässt sich unter dem Rad zusammen­klappen, so dass es mit wenig Kraftaufwand entfernt werden kann. Nägeli fertigt das patentierte Serienprodukt im neuen aCC-Verfahren. Und so ist man bei Nägeli stolz auf die vielfältigen Kompetenzen, die man sich in den letzten Jahrzehnten angeeignet hat.

„Mit dem neuen automated-Composite-Compress­ion-Verfahren (aCC) können wir Faserchips in einem Werkzeug unter Druck und Temperatur automati­siert zu komplexen 3D-Formteilen pressen“, berichtet Dominik Nägeli, jüngstes Familienmitglied in der Geschäftsleitung der Nägeli Swiss AG und verantwortlich für den Bereich Faserverbund. „Vor allem für den Leichtbau eröffnen sich dadurch bisher ungeahnte Möglichkeiten“, ergänzt Christoph Nägeli, Geschäftsführer und Vater von Dominik. Auf der Swiss Plastics zeigt das Schweizer Unternehmen den neu entwickelten Chock MAX, einen faltbaren Unterlegkeil aus Polyamid-Faserchips für Flugzeuge. Hergestellt wird dieser mittels des neu entwickelten innovativen aCC-Verfahrens, das Nägeli Swiss AG gemeinsam mit Partnern entwickelt hat.

Drei wesentliche Vorteile durch 3D-Faserverbund

Der neue Chock MAX aus Polyamid 6 mit Kohlefaser­verstärkung hält Flugzeuge bis 350 Tonnen Start­gewicht und Raddurchmesser bis 1050 mm sicher in Parkposition. Gegenüber herkömmlichen Chocks aus Metall oder Hartgummi weist der Chock MAX drei wesentliche Vorteile auf. Mit nur 3,5 kg ist er erstens um vieles leichter als herkömmliche Unter­legkeile. Zweitens ist er nahezu unzerstörbar durch 3D-Formteile aus Carbon. Und drittens ist er faltbar. Durch das Zusammenklappen lässt sich der Chock MAX mit wenig Kraftaufwand jederzeit unter dem Rad entfernen. Verspätungen im Flugverkehr durch verklemmte Chocks werden so vermieden.

Strukturbauteile automatisiert herstellen

Nägeli Swiss AG fertigt die Chocks für die Schweizer Aerogenius AG, die das Produktpatent innehat. Mindestens genauso revolutionär wie das Produkt ist das innovative Verfahren, das Nägeli als Technolo­gieführer gemeinsam mit Partnern entwickelte. Die PA6/CF-Faserchips sind eine Kombination aus thermoplastischer Matrix und Verstärkungsfasern. Sie werden in definierter Länge in einem Formwerk­zeug unter Druck und Temperatur zu komplexen 3D-Formteilen gepresst.

Mit Carbon in die dritte Dimension

Der aCC-Prozess eröffnet für Carbonteile völlig neue Denkweisen in der dritten Dimension. Dabei – und das ist das Neuartige – sind der Komplexität der Bauteilgeometrie nahezu keine Grenzen gesetzt. Darüber hinaus können beispielswiese auch Gewin­deabformungen, passgenaue Präzisionsbohrungen oder integrierte Verbindungelemente genauso wie Sprünge in der Wandstärke gefertigt werden. Das war bisher mit Faserverbundwerkstoffen kaum mög­lich. Durch die automatisierte, prozesssichere Fertigung mit hoher Wiederholgenauigkeit sind Serienstückzahlen bis 100.000 Bauteile pro Jahr realisierbar. Das macht das aCC-Verfahren als alternatives Fertigungsverfahren für viele Leichtbau­teile, vor allem auch für bewegte Teile, hochinteres­sant. „Konstrukteure und Maschinenbauer verfolgen unsere Arbeit sehr aufmerksam“, berichtet Christoph Nägeli abschließend.