UMFORMtechnik (Blech)

 
 
   

Servopressen sind etabliert

Wer heute in neue Umformtechnik investieren will, prüft auch den Einsatz von Servotechnik . Denn es gibt viele Eigenschaften, mit denen die Servopresse gegenüber einer mechanischen oder hydraulischen Presse punkten kann - gerade mit Blick auf neue Werkstoffe, Flexibilität, Wirtschaftlichkeit oder Energieeffizienz.

Viele Jahre dominierten herkömmliche Pressensysteme den Markt. Erst mit dem Servoantrieb wurden hinsichtlich Pressenkonstruktion beziehungsweise Pressenantrieb neue Auslegungen für die Anlagentechnik möglich. Danach befragt, wie sich die Prozesse in den Betrieben durch Servoantriebe in den Stanz- und Umformpressen verändert haben, zählen Entwickler wie Anwender zahlreiche Vorteile auf.

Pressenhersteller Schuler nennt die deutlich höhere Flexibilität in der Produktion und die teilespezifische Prozessoptimierung durch individuell programmierbare Stößelbewegungskurven, ein leichteres und schnelleres Einfahren und Einrichten von Werkzeugen und die Möglichkeit der wirtschaftlichen Integration von Folgeoperationen wie beispielsweise Schweißen oder mechanische Bearbeitungen. „Doch eine wesentliche Ausbringungssteigerung bei erhöhter Prozesssicherheit und Anlagenverfügbarkeit bedingt auch die Umstellung der Prozesse im Umfeld der Anlage, wie zum Beispiel die Teilelogistik“, weist Axel Meyer, Geschäftsführer der Schuler Pressen GmbH und Technologiefeldleiter Stanz- und Umformsysteme im Schuler Konzern, auf die komplette Prozesskette hin.

Bereits im Jahr 2005 präsentierte die ebu-Umformtechnik einen Servo-Pressenantrieb . Das patentierte Servoantriebskonzept wurde um eine weitere Variante erweitert und ein Direktantrieb für Stanz- und Umformpressen realisiert. Mit dieser Lösung lässt sich laut Unternehmen der Stößelverlauf über den gesamten Umformzyklus hinweg individuell steuern und so flexibel an unterschiedlichste Anforderungen von Werkzeug und/oder Werkstück anpassen. Leistungsstarke Torquemotoren und ein effizientes Energiemanagement kombinieren die jeweils ideale Umformgeschwindigkeit mit maximaler Ausbringung.


Servotechnik heißt denken im Prozess

Markus Roos, geschäftsführender Gesellschafter der Haulick + Roos GmbH, sieht den Fortschritt im Bereich Servotechnik und Peripherie durchaus auch als Kosten- und Standortfaktor für die Produktion: „Die Peripheriesysteme wurden in den vergangenen Jahren an die deutlich gesteigerte Ausbringung der Servoantriebe angepasst. Durch die erhöhte Wirtschaftlichkeit einer Präzisionspresse mit Servoantrieb können Stanz- und Umformteile, die unter hohem Kostendruck stehen, auch weiterhin in lohnintensiven Ländern produziert werden.“ Mit Blick auf die gesamte Wertschöpfungskette ergänzt er: „Auch auf den Werkzeugbau kommen Herausforderungen zu, denn durch die Anpassungen der Werkzeuge auf die Bewegungsabläufe einer Servopresse bieten sich weitere Optimierungsmöglichkeiten für die Anwender.“

Doch nicht nur für die Hersteller stellt die

Servotechnik eine Herausforderung dar. Auch die Anwender der Technik müssen sich in einigen Punkten umstellen. „Die Anlagenbediener müssen jetzt mehr in Prozessen denken. Früher war der Prozess durch das Werkzeug und die Maschine vorgegeben. Mit der Servopresse hat der Anlagenbediener vielfältige Möglichkeiten, den Prozess positiv oder negativ zu beeinflussen. Die Anforderungen an den Anlagenbediener haben sich somit deutlich erhöht“, so Wolfgang Wiedenmann, stellvertretender Vertriebsleiter der Andritz Kaiser GmbH. Doch er ergänzt: „Durch die richtige Maschinensteuerung bekommt er natürlich eine entsprechende Hilfestellung.“

„Selbstverständlich spielt auch die Verringerung der Umrüstzeiten immer eine große Rolle“, ergänzt Matthias Ehrlich, Bereichsleiter Marketing und Vertrieb bei der Raster Zeulenroda GmbH, und verweist auf schnelle und intelligente Umrüstvorgänge und -programme.


Hohe Einsparpotenziale möglich

Grundsätzlich bedeute der gezielte Einsatz einer Servopresse Effizienzsteigerungen in allen Bereichen, heißt es von Schuler. „Durch unsere Stanz- und Umformautomaten mit SDT ServoDirekt Antrieb sind in den meisten Fällen Hubzahlsteigerungen zwischen 80 bis 120% möglich. Dies wird im Wesentlichen durch die Optimierung der Nebenzeiten, in denen das Werkzeug sich nicht im Eingriff befindet, erreicht“, so Geschäftsführer Axel Meyer.

Durch reduzierte Werkzeugauftreffgeschwindigkeiten und optimierte Bewegungsabläufe würden Werkzeugstandzeiten in der Produktion im Einzelfall um bis zum 8-fachen erhöht und dadurch werde auch die Prozesssicherheit sowie die Anlagenverfügbarkeit gesteigert. Die Verfügbarkeit der Anlage steige zusätzlich durch die Reduzierung des Wartungsaufwandes sowie den Einsatz der Quicklift-Funktionalität. „Servopressen besitzen außerdem eine deutlich höhere Energieeffizienz in der Produktion. Energieeinsparungen von bis zu 40% pro produziertem Bauteil sind in Einzelfällen möglich“, fasst er die Einsparpotenziale in Zahlen zusammen. Markus Roos bestätigt das: „Wir gehen von einer realistischen, durchschnittlichen Steigerung der produzierten Teile von weit mehr als 50% aus. In einigen Fällen ist auch eine Verdreifachung der Ausbringungsmenge möglich.“ Bei Andritz Kaiser haben sich durch den Einsatz der Servotechnik teilweise Produktivitätssteigerungen von bis zu 200% als wahr erwiesen. Die tatsächliche Produktionssteigerung ist jedoch sehr stark vom jeweiligen Werkzeug, dem Bandmaterial, der Schmierung und Güte der bisherigen Produktion abhängig.



„Wir gehen von einer realistischen, durchschnittlichen Steigerung der produzierten Teile von weit mehr als 50% aus.“ Markus Roos



„Werkzeuge, die auf sogenannten Link-Drive-Maschinen gefahren werden, verfügen jedoch heute bereits über eine sehr gute Produktivität“, erklärt Wolfgang Wiedenmann . Diese werde durch eine Servomaschine nur noch in wenigen Prozentpunkten übertroffen. Hat der Kunde ein Werkzeug auf einer Presse mit reinem Exzenterantrieb, oder auf einer hydraulischen Presse, dann könne die Produktivität im 3-stelligigen Bereich steigen, so Wiedenmann. Auch für Pressenhersteller Amada sind die servo-elektrischen Antriebe seiner SDE-Pressen der Schlüssel zu mehr Effizienz und Flexibilität. Werkzeuge im Folgeverbund könnten so, je nach Aufgabenstellung, mit weniger Fertigungsschritten auskommen und kleiner sowie Kosten sparender gebaut werden, schätzt das Unternehmen.


Anwendungen für den konventionellen Antrieb

Eins steht fest: Servopressen haben sich in der Umformtechnik etabliert. In vielen Bereichen ersetzen sie zunehmend die mechanisch oder hydraulisch angetriebenen Maschinen. Doch es gibt nach wie vor auch Anwendungen, bei denen der konventionelle Antrieb die bessere Wahl ist.

Zum Beispiel bei Teilen mit reiner Stanzoperation und bei Teilen, die auf kleineren Pressen mit Hubfrequenzen von mehr als 250 Hüben pro Minute gefertigt werden oder bei Hubfrequenzen von mehr als 150 Hüben pro Minute bei höheren Presskräften ab 2000 kN. Mitunter setzen aber auch die Peripherie oder der Arbeitsablauf Grenzen. Beispielsweise wenn die Presse mit Automatisierungssystemen verbunden ist, die keine höheren Hubzahlen beim Rückhub zulassen. Oder bei Anwendungen, bei denen die Hubzahl dadurch begrenzt ist, dass die Teile nach dem Stanzprozess von Hand in Behälter abgelegt werden.

„Bei der Herstellung von einfachen Teilen, die immer das gleiche Prozedere verlangen und in großen Stückzahlen gefertigt werden, ist eine sogenannte Einzweckmaschine immer die kostengünstigere Lösung. Man benötigt hier keine komplexe Steuerungslogik und Wechselprozesse im Antrieb.“, so Matthias Ehrlich von Raster Zeulenroda.


Große Bandbreite für Servopressen-Einsatz

Doch abgesehen von diesen Eingrenzungen – die Servopressen sind unübersehbar auf dem Vormarsch. Haulick + Roos-Kunden, welche Servopressen im Einsatz haben, produzieren beispielsweise Steuer-, Mess- und Regelgeräte sowie die verschiedensten Press-, Stanz- und Ziehteile, hauptsächlich für die Automotive-Industrie.

Andritz Kaiser nennt Bauteile für Haushaltsgeräte, Scharnierteile für Automobile, Halter für Solarpanels, Strukturteile für PKW und eine Vielzahl anderer Bauteile, die mit Servopressen produziert werden.



„Durch reduzierte Werkzeugauftreffgeschwindigkeiten und optimierte Bewegungsabläufe werden Werkzeugstandzeiten in der Produktion im Einzelfall um bis zum 8-fachen erhöht.“ Axel Meyer


Im klassischen Folgeverbund- und Transferprozess produzieren insgesamt etwa 50 verschiedene Schuler-Kunden auf Servo-Monoblockpressen die unterschiedlichsten Teile. Dabei werden mit den gleichen Werkzeugen wie vorher in den meisten Fällen durchschnittliche Ausbringungssteigerungen von 80 bis 120% gegenüber der Produktion auf herkömmlichen mechanischen Pressen erreicht. Auch die wirtschaftliche Integration von Folgeoperationen in den Umformprozess ist für die Kunden des Göppinger Pressenherstellers oft ein Entscheidungskriterium für dessen Produkte, so Schuler.

Für Matthias Ehrlich vom Thüringischen Pressenbauer Raster Zeulenroda ist es mit Blick auf eine Investitionsentscheidung auch wichtig, zu wissen, dass bestimmte Teile mitunter auch auf konventionellen Pressen gefertigt werden können. So beispielsweise Hülsen für ABS Sensoren oder Gehäuse für Riemenscheiben. „Man muss immer die Komplexität des jeweiligen Teils betrachten, die Variantenvielfalt und somit auch die Losgrößen“.

Annedore Munde


Das bringt der Einsatz der Servopresse

- Steigerung der Ausbringungsleistung im Vergleich zu Pressen mit konventionellen Antrieben

- Hohe Flexibilität, da die Stößelgeschwindigkeiten und Bewegungsabläufe individuell programmierbar sind

- Optimale Anpassung an verschiedene Werkzeugtechnologien

- Beste Bauteilqualität und hohe Werkzeugstandzeiten

- Anpassung der Bewegungen an den Transportprozess

- Feinfühliger Tryoutbetrieb möglich, da die Stößelbewegung in jeder Position reversierbar ist


ebu Burkhardt GmbH 
D-95444 Bayreuth
Tel.: +49 921 508-0 
http://www.ebu-umformtechnik.de



Schuler AG
D-73033 Göppingen
Tel.:+49 7161 66-7789
http://www.schulergroup.com



Raster-Zeulenroda Werkzeugmaschinen GmbH
D-07937 Zeulenroda-Triebes
Tel.: +49 366 28 - 42 251
http://www.raster-zeulenroda.de



Haulick + Roos GmbH
Stanz- und Umformautomaten
D-75175 Pforzheim
Tel.: +49 7231 5805 52
http://www.Haulick-Roos.de



Andritz Kaiser GmbH
D-75015 Bretten
Tel.: +49 7252 91001
http://www.andritz.com