Präzise und frei

Schweizer Uhrwerke – ein Begriff für Präzision, der sich sogar in unserer Alltagssprache festgesetzt hat. Eterna Movement hat sich auf mechanische Uhrwerke für Armbanduhren spezialisiert, die auch von anderen Uhrenherstellern verbaut werden. Die Zulieferersituation erfordert Flexibilität, was sich in der Entwicklung modularer Werke und der Nutzung des Direct-Modeling-CAD-Systems PTC Creo Elements/Direct ausdrückt.

Der Autor: Ralf Steck, freier Fachjournalist für die Bereiche CAD/CAM, IT und Maschinenbau, Friedrichshafen

Viele Jahre dominierten elektronische Quarzuhrwerke den Markt, das führte zu einem Verschwinden eines großen Teils der traditionellen Schweizer Uhrenindustrie. Inzwischen hat sich neben den Quarzwerken wieder eine Nische für höherpreisige Uhren mit Automatik oder Handaufzug eröffnet.

Die Historie der Firma Eterna spiegelt die wechselvolle Geschichte der Schweizer Uhrenindustrie. Am 7. November 1856 gründen der Arzt Josef Girard und der 28-jährige Lehrer Urs Schild in Grenchen die Rohwerkefabrik „Dr. Girard & Schild“. Wie in vielen relativ armen Gegenden sollte Heimarbeit den Bauern im Winter ein zusätzliches Einkommen sichern. 1870 wurde die erste komplette Uhr gefertigt, 1887 erschien erstmals der Name Eterna auf dem Zifferblatt einer Taschenuhr. 1932 trennte sich das Unternehmen in zwei Aktiengesellschaften: Die ETA AG für die Fabrikation der Rohwerke und die Eterna AG für die Fertigung der Präzisionsuhren. Die ETA AG ist heute Teil der Swatch-Gruppe. 1948 ist die Geburtsstunde des kugelgelagerten und deshalb reibungsarmen Rotorsystems Eterna-Matic, die Neuheit wird zum Standard für alle Automatikwerke. Das signifikante Eterna Logo in Gestalt fünf kleiner Kugeln gelangt aufs Zifferblatt.

Seit 1974 entwickelte und fertigte Eterna vor allem Quarz-Uhrwerke, bis 2004 mit dem Kaliber 6036 wieder ein vollmechanisches Uhrwerk auf den Markt gebracht wird. Verschiedene andere Werke folgen, und 2012 wiederholt sich schließlich die Geschichte, als die Uhrwerksentwicklung und -produktion als Eterna Movement SA ausgegliedert wird. Das neue Unternehmen liefert Uhrwerke nicht nur an die Marken im eigenen Konzern, sondern auch an externe Unternehmen – so lassen sich höhere Stückzahlen erreichen und damit die sehr hohen Entwicklungskosten für die Uhrwerke besser refinanzieren. Eterna Movement wächst seit der Ausgliederung pro Jahr um 30 bis 35 % und beschäftigt heute 25 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter.

Eines der wichtigsten Produkte ist das modulare Kaliber 39, das sich mit einer Vielzahl von Funktionen ausstatten lässt – ideal für die externe Vermarktung, denn so kann jeder Uhrenhersteller aus über 88 möglichen Varianten seine individuelle Kombination aussuchen. Das Portfolio reicht vom einfachen Handaufzugswerk über Automatik und Gangreserve bis hin zu verschiedenen Varianten von Sekundenzeiger und Datumsanzeigen. Auch Chronographen mit Stoppuhrfunktion lassen sich fertigen. Dabei ist das Werk maximal nur 7,9 mm hoch.

Die Entwicklung der Uhrwerke und Module geschieht komplett intern, bei vielen Standardbauteilen wie Schrauben, Zahnrädern oder Lagern greift Eterna Movement auf Zulieferer zu. Die Platten, die das Grundgerüst jedes Uhrwerks bilden, werden dagegen im eigenen Haus gefräst, auch die hierfür notwendigen Halterungen und Werkzeuge entwickelt Eterna Movement selbst. Die Montage geschieht ebenfalls inhouse, wobei an Uhrenhersteller auch komplette Rohwerke zur Weiterbearbeitung geliefert werden.

Kollisionen am Rechner vermeiden

Die Uhrwerke von Eterna werden schon seit vielen Jahren mit Creo Elements/Direct entwickelt. Dabei dauerte die Entwicklung eines Uhrwerks früher zehn Jahre, inzwischen konnte die Zeit bis zum Prototypen auf zwei, bis zur Serienfertigung auf fünf Jahre verkürzt werden. Jeder Neukonstruktion geht eine eingehende Studienphase voraus, in der Funktionen und die Dimensionen festgelegt werden – beide bedingen einander unter den extrem engen und miniaturisierten Platzverhältnissen, wie sie in einem Uhrwerk herrschen.

In dieser Phase sind die direkten Modelliereigenschaften von Creo Elements/Direct sehr gefragt, die Entwickler können jederzeit jede Stelle des Modells ändern, ohne auf eine Konstruktionshistorie Rücksicht nehmen zu müssen. „Im 3D-Modell sieht man jederzeit die Platzverhältnisse und kann bei Kollisionen eingreifen“, sagt Samir Merdanović, CEO der Eterna Movement SA. „Wie man solche komplexen Werke früher in 2D entwickelt hat, ist bewundernswert.“ In der Konzeptphase dienen die Creo Elements/Direct-Modelle als Basis für Kinematiksimulationen, die Eterna Movement bei einem externen Dienstleister rechnen lässt. FEM-Berechnungen werden dagegen im Creo Elements/Direct-Modul Finite Element Analysis selbst durchgeführt.

Steht das Konzept, folgt die Konstruktion des neuen Kalibers und schließlich die Werkzeugentwicklung. Dabei geht es um Halteklammern für die Fräsbearbeitung der Platten, in vielen Fällen aber auch um Halterungen, in die die Platten des Uhrwerks für Vormontageabläufe wie das Einpressen von Rubinlagern oder Abstandshülsen eingelegt werden – hierbei kommen in vielen Fällen Roboter zum Einsatz. Die Datendurchgängigkeit von der Teile- zur Werkzeugkonstruktion sorgt hier für effizientes Arbeiten.

Datendurchgängigkeit in der Prozesskette

Die Daten kommen aber auch in den weiteren Fertigungs- und Montageschritten zum Einsatz, deshalb ist auch die Dokumentationssoftware IsoDraw schon seit Langem im Einsatz. Die Zusammenarbeit mit Inneo begann im Jahr 2011, als ein IsoDraw-Update anstand und Eterna Movement mit dem Angebot des ursprünglichen Lieferanten nicht zufrieden war. In IsoDraw werden unter anderem Montagepläne erstellt, die später am Montageplatz via Bildschirm aufgerufen werden können. Durch das durchgängige Datenmodell vom CAD in die Dokumentation sind die Anleitungen jederzeit aktuell.

Zur Datenverwaltung ist das zum CAD-System passende PDM-System Creo Elements/Direct Model Manager installiert. Einer der ersten Aufträge für Inneo war im Jahr 2012 die Installation der damals neuesten Version. „Da waren über 50 000 Datensätze zu konvertieren“, erinnert sich Merdanović, „das lief mit Inneo-Hilfe erfreulich reibungslos.“ Sowohl für den CAD-Bereich als auch im PDM-System nutzen die Eterna Movement-Mitarbeiter die Power Extensions von Inneo.

„Wir sind heute viel effizienter als früher“, sagt Merdanović, „dafür hat nicht eine einzelne, zentrale Umstellung gesorgt, sondern eine Vielzahl von Kleinigkeiten, wie bessere Benutzeroberflächen, Power Extensions, aber auch die Zusatzsoftware iPrint. Früher waren unsere Konstrukteure bis zu 30 Prozent ihrer Zeit damit beschäftigt, Zeichnungen für den Einkauf zu erstellen und zu drucken.“ Heute könne der Einkauf über Model Manager selbst auf die Zeichnungen zugreifen und diese per Knopfdruck in ein PDF umwandeln. Mit seiner Entwicklungsumgebung ist Merdanović sehr zufrieden: „Die direkte Modellierung in Creo Elements/Direct verschafft unseren Konstrukteuren Freiheit, weil sie sich nicht um die Abhängigkeiten im Modell kümmern müssen, sondern sie sich auf ihre Konstruktionsaufgabe konzentrieren können.“ I