Neue Märkte, Bild: Schuler / Giacinto Carlucci

Fokus auf neue Märkte und digitale Geschäftsmodelle: Mit dieser Strategie will Schuler, weltweit größter Pressenhersteller, an frühere Erfolge anknüpfen. Bild: Schuler / Giacinto Carlucci

Wechselseitige Zollandrohungen, Brexit und Handelsboykotte sind Gift für eine international ausgerichtete Branche wie die Pressen- und Umformtechnik. Das musste auch Branchenprimus Schuler feststellen. Zwar liegt der Umsatz stabil bei gut 1,2 Milliarden Euro und auch der Auftragseingang stieg um etwa zehn Prozent auf mehr 1,25 Milliarden Euro. Aber die meisten anderen Kennzahlen verschlechterten sich 2018 deutlich. So sank das Konzernergebnis von 67,4 auf 13,5 Millionen Euro.

Produktionsprozesse Grafik, Grafik: WZL
Immer mehr Daten fallen in Produktionsprozessen an: Der Austausch über Unternehmensgrenzen hinweg verspricht immensen Nutzen, beispielweise zwischen verarbeitenden Unternehmen und deren Zulieferern. Grafik: WZL

Als Gründe nannte der Vorstandsvorsitzende des Pressenherstellers Domenico Iacovelli anhaltenden Anpassungsdruck in Deutschland, internationale Handelskonflikte und Sondereffekte. Das neue WLTP-Prüfverfahren für Autos führte zum Verzicht oder zur Verschiebung bereits vereinbarter Projekte. Iacovellis Rezept: „Wir werden Schuler konsequent auf neue Märkte, digitale Geschäftsmodelle und die rentablen Kerngeschäftsfelder ausrichten.“

Treiber des Werkzeugmaschinenbaus

Cytrobox,  Bild: Rexroth
Das neue Hydraulikaggregat Cytrobox: Bosch Rexroth verspricht 50 Prozent weniger Aufstellfläche, 75 Prozent weniger Ölvolumen und bis zu 80 Prozent bessere Energieeffizienz. Bild: Rexroth

Offenbar waren einige Probleme bei Schuler hausgemacht, denn die Branche insgesamt kann jubilieren. Der Verein Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken (VDW), der auch die Umformtechniker unter seinem Dach hat, meldete „ein sehr gutes Jahr 2018“. Treiber war, neben dem gestiegenen Inlandsabsatz: die Umformtechnik. „Sie hat sich im vergangenen Jahr wieder als Zugpferd erwiesen“, bilanzierte VDW-Geschäftsführer Wilfried Schäfer. Sie macht 26 Prozent der Werkzeugmaschinenproduktion aus und legte 2018 um neun Prozent zu. Auch die Bestellungen gingen nach oben: plus sieben Prozent.

Davon profitieren Zulieferer wie Bosch Rexroth. Torsten Kübert leitet den Vertrieb Pressen und beobachtet: „Der Markt für Industriehydraulik entwickelt sich nach wie vor positiv, das größte Wachstum zeichnet sich bei elektrohydraulischen, vernetzbaren Lösungen ab.“ Der Erfolg kommt allerdings nicht von allein. So stellt Christian Gehrhardt, bei Siemens verantwortlich für die Geschäftsentwicklung im Bereich Metallumformung, fest, dass „unsere Kunden in hochdynamischen Märkten mit kurzen Innovationszyklen und einem starken Trend zu individuellen Produkten agieren“. Das erfordere Flexibilität und Effizienz sowie die schnelle Markteinführung neuer Produkte.

Bild: Parker

„Wir arbeiten an einer herstellerübergreifenden Definition von Standardmerkmalen, die unter anderem aus einer einheitlichen Beschreibung und Identifizierung der Komponenten besteht.“

Christian Gummich, Applications Development Manager, Parker Hannifin

Hydraulik wird immer intelligenter

Presse MAE Götzen, Bild: Siemens / Wolfgang Marschner
Für MAE Götzen entwickelte Siemens eine prozess- und kostenverbesserte Lösung für eine Servo-Richtpresse durch die Kombination aus Servoumrichter und Schwenkwinkelpumpe. Bild: Siemens / Wolfgang Marschner

Natürlich sind Digitalisierung und Konnektivität zentrale Branchenthemen. Einen dominanten Trend kann Alexander Broos, Leiter Technik und Forschung des VDW, dennoch nicht erkennen. Die Verbandsmitglieder treibe eine Vielzahl von Themen um. „Dazu gehören die Produktivität, also größere Hubzahlen, eine verbesserte Automatisierung und Verkettung.“ Knifflige Herausforderungen steckten in den Details, zum Beispiel: die Dynamik von Handlingsystemen optimieren. Für junge Märkte stehe eher Robustheit und einfache Bedienbarkeit im Vordergrund. Und: „Die Elektromobilität stellt Herausforderungen an die immer komplexere Fertigung von Elektroblechen.“

Diese Trends bestätigt Professor Mathias Liewald. Er leitet das Institut für Umformtechnik (IFU) an der Universität Stuttgart und stellt fest: „Aktuelle Investitionen in neue Maschinen und Anlagen der Umformtechnik fokussieren meistens sehr spezielle Produktnischen, mit denen ein Produzent entweder seine Marktposition ausbaut oder dadurch erzielbare Effizienzvorteile nutzt.“ Es gehe um die Leistungserhöhung sehr flexibler Aggregate, eine verbesserte Integration von Automatisierungstechnik, aber auch um die Weichenstellung für Industrie 4.0.

Bild: WZL

„Eine Monetarisierung sollte die nötigen Anreize für Unternehmen liefern, ihre Daten bereitzustellen; daraus lassen sich neue datenbasierte Geschäftsmodelle entwickeln.“

Philipp Niemietz, Gruppenleiter für datengetriebene Modellierung in der Produktionstechnik, WZL, RWTH Aachen

Torsten Kübert von Rexroth macht folgende Erfahrung: „Die Anwender erwarten vereinfachte Konstruktionsabläufe durch digitale Tools, eine schnellere Inbetriebnahme, maximale Produktivität und eine höhere Verfügbarkeit.“ Dafür würden Hydraulikkomponenten in Zukunft zum Träger von Sensorik, Elektronik, Software und Intelligenz. „Der Anwender wird die Hydraulik als fertigen Funktionsbaustein mit einer aus der IT-Welt bekannten Bedienerfreundlichkeit erleben.“

Für diese Zukunft steht das neue Hydraulikaggregat Cytrobox von Rexroth. Die Eckdaten sind beeindruckend: 50 Prozent weniger Aufstellfläche, 75 Prozent weniger Ölvolumen, bis zu 80 Prozent energieeffizienter. Und digital, wie Kübert erklärt: „Die integrierte Softwarelösung Cytroconnect erfasst die wesentlichen Betriebszustände und analysiert sie online, Instandhalter rufen die Informationen über handelsübliche Endgeräte ab oder nutzen zusätzlich cloudbasierte Services für die vorausschauende Wartung.“

Bild: VDW

„Mit Umati schaffen wir einen wichtigen Baustein zur Nutzung der verschiedensten Mehrwertdienste.“

Alexander Broos, Leiter Technik und Forschung, VDW

Autarker Pressenantrieb, Bild: Voith
Autarker Pressenantrieb PDSC (Press Drive Self Contained) mit 4500 Kilonewton Presskraft: Voith kombiniert in einer Einheit Servomotor, drehzahlveränderliche Innenzahnradpumpe und einen direkt gekoppelten Hydraulikzylinder. Bild: Voith

Energieeffizienz und Lärmreduzierung stehen auch für Parker Hannifin bei den Kundenforderungen ganz oben auf der Agenda. Laut Applications Development Manager Christian Gummich reduziert Parker dafür beispielsweise die Druckverluste im Hydraulikblock oder in den Ventilen. So stellen die neuen TFplus-Ventile eine neue Generation von Cartridge-Ventilen mit höherem Volumenstrom dar. Gummich erklärt: „Daraus resultiert eine wesentlich höhere Energiedichte – der Block kann bei gleicher Leistung kompakter werden.“ Voith kombiniert die Vorteile elektrischer Antriebstechnik und der Hydraulik, wie Andreas Haaf, Key-Account Manager Pressentechnologie, erläutert: „Der autarke Servoantrieb PDSC (Press Drive Self Contained) besteht aus einem Servomotor, einer drehzahlveränderlichen Innenzahnradpumpe und einem direkt gekoppelten Hydraulikzylinder; alle Komponenten sind integriert und die Steuerung erfolgt ohne Steuer- und Regelventile.“ Eine Sensorik erfasse zudem die Betriebszustände und öffne so die Tür zur Industrie 4.0. Um Ressourcen, Umwelt und Gehör zu schonen, setzt man bei Voith für den energetisch optimierten Pressenantrieb zusätzlich auf die Energierückspeisung in den Prozess. „Dies wird durch die Kombination des hybriden Servopressenantriebs PSH mit dem hybriden Servoziehkissen CSH realisiert“, so Haaf, der eine Energieeinsparung von mehr als 80 Prozent bei gesteigerter Produktivität verspricht.

Neue Standards und Geschäftsmodelle im IoT

Mit der Brancheninitiative Umati hat der VDW die Weichen in Richtung Industrie 4.0 gestellt. Über 60 Firmen aus der ganzen Welt haben sich bereits der Joint Working Group angeschlossen, einem Standardisierungsgremium, das der VDW zusammen mit der OPC Foundation gegründet hat. Mittlerweile sind auch alle wichtigen Anbieter von CNC-Steuerungen der Initiative beigetreten, sodass künftig entsprechend konfigurierbare Steuerungen am Markt erhältlich sein werden. Hiervon würden insbesondere KMU profitieren. VDW-Mann Broos ist überzeugt: „Mit Umati schaffen wir einen wichtigen Baustein zur Nutzung der verschiedensten Mehrwertdienste.“ Damit scheint der VDW auf dem richtigen Weg zu sein. Professor Liewald jedenfalls hält eine „solche Initiative für unerlässlich, denn Standards in der Kommunikation bilden die unterste Ebene jeglicher Bestrebungen, das Internet of Things in Produktionsbereichen einzuführen“. Er hofft auf weitere Standards, da diese eine entsprechende Wertschöpfung in beziehungsweise mit solchen Systemen zur Folge hätten.

Bild: VDW

„Die Umformtechnik hat sich im vergangenen Jahr wieder als Zugpferd erwiesen.“

Wilfried Schäfer, Geschäftsführer des VDW

modernes Presswerk, Bild: Schuler
Porsche und Schuler bauen bis 2021 ein modernes Presswerk für die digitalisierte Automobilproduktion. Es soll sowohl bei der Leistungsfähigkeit in der industriellen Fertigung als auch bei der digitalen Vernetzung der Datenströme im Produktionsprozess Maßstäbe für die Automobilindustrie setzen. Das Joint-Venture Smart Press Shop investiert mehr als 100 Millionen Euro in dieses Projekt. Bild: Schuler

Parker arbeitet bereits an „einer herstellerübergreifenden Definition von Standardmerkmalen, die unter anderem aus einer einheitlichen Beschreibung und Identifizierung der Komponenten besteht“, wie Christian Gummich erklärt. Erst wenn sämtliche Komponenten miteinander kommunizieren könnten, würde die Vision von Industrie 4.0 Realität. Gummich berichtet: „Wir engagieren uns zum Beispiel in der Fachgruppe Hydraulik und Pneumatik und im Industrie-4.0–Arbeitskreis Fluidtechnik des VDMA-Fachverbands Fluidtechnik.“ Sehr konkrete Vorstellungen hat man bei Siemens, wie Christian Gehrhardt erläutert. Auf der letzten Euroblech war das Zusammenspiel der Automatisierungs- und Antriebstechnik mit dem digitalen Zwilling einer Maschine und dem cloudbasierten, offenen IoT-Betriebssystem Mindsphere zu sehen. Auf dieser Basis könnten „Maschinenbauer in Zukunft nicht nur Maschinen, sondern auch Produktionsstunden oder eine fest definierte Anzahl an Umformteilen verkaufen“ - was wiederum neue Möglichkeiten für einen kontinuierlichen Wertefluss eröffne.

Wie sich mit der entstehenden Datenflut Geld verdienen lässt, beschreibt Philipp Niemietz, Gruppenleiter für datengetriebene Modellierung in der Produktionstechnik des Werkzeugmaschinenlabors WZL der RWTH Aachen. Er sieht Chancen im Austausch der Daten über Unternehmensgrenzen hinweg, beispielweise zwischen verarbeitenden Unternehmen und deren Zulieferern. Sie könnten zur Prozessoptimierung oder Eliminierung von Fehlfunktionen von Betriebsmitteln beitragen. „Eine Monetarisierung sollte die nötigen Anreize für Unternehmen liefern, ihre Daten bereitzustellen; daraus lassen sich neue datenbasierte Geschäftsmodelle entwickeln.“ Do

fluid hakt nach

Professorin Marion Merklein leitet seit 2008 den Lehrstuhl für Fertigungstechnologie an der Friedrich-Alexander-Universität. Bild: LFT

Fünf Fragen an Professorin Marion Merklein, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

Wo spielt in der Pressen- und Umformtechnik aktuell die Musik?

Auch hier bestimmt zunehmend die Digitalisierung die aktuellen Entwicklungen. Mehr Sensorik an Pressen und Werkzeugen ermöglicht eine detailliertere Analyse einzelner Prozessgrößen. Die Vernetzung verschiedener Sensordaten erweitert das Prozessverständnis und Wirkzusammenhänge können identifiziert werden.

Hardwareseitige Entwicklungen verbessern die Prozessführung oder die Halbzeugeigenschaften. Hydraulische Servodirektantriebe kombinieren die Vorteile beider Systeme und stellen präzise höchste Umformkräfte bereit. Tailored Blanks – maßgeschneiderte Halbzeuge – weisen beispielsweise eine definierte Materialvorverteilung zur Ausformung von Funktionselementen auf.

An welchen Projekten arbeitet derzeit Ihr Institut?

Wir erarbeiten in einem Sonderforschungsbereich Prozessstrategien zur Herstellung beanspruchungsangepasster Funktionsbauteile mittels Blechmassivumformung. Durch Taumeln und flexibles Walzen stellen wir die notwendigen Tailored Blanks her. Eine taumelnde Werkzeugbewegung reduziert die Kontaktfläche zwischen Stempel und Werkstück, sodass sich mit moderaten Pressenkräften lokal hohe Flächenspannungen realisieren lassen. Das erweitert den Anwendungsbereich bestehender Hydraulikaggregate.

Welche Rolle spielt dabei speziell die Hydraulik?

Die Taumelbewegung erzeugen wir durch Ansteuern hydraulischer Schnittschlagdämpfer, die das Unterwerkzeug definiert verkippen. Dadurch kann der Pressenstempel senkrecht positioniert bleiben und die maximale Pressenkraft bereitstellen. Außerdem dämpft die Hydraulik die Stoßbelastungen im Umformprozess und reduziert so häufige Beschädigungen von Führungen oder Lagern. Ein weiterer Vorteil ist die reduzierte Lärmemission.

Welche Vorteile bringen Digitalisierung und Vernetzung aus Sicht der Forschung?

Für Industrie 4.0 generiert die Presse wertvolle Prozessdaten, die helfen, den Ausschuss zu reduzieren oder Prozesse und Abläufe zu optimieren. Aktuell wird dieses Potenzial so gut wie nicht genutzt. Die Forschung entwickelt Ansätze, um aus den Daten mit Hilfe von Big-Data-Analysen und KI-Systemen prozessrelevante Informationen abzuleiten. Eine wesentliche Voraussetzung hierfür sind offene Schnittstellen und einheitliche Kommunikationsstandards.

Welche neuen Geschäftsmodelle, die Hersteller und Kunden Vorteile bringen, sehen Sie?

Am Lehrstuhl für Fertigungstechnologie haben wir ein Blockchainsystem entwickelt, mit dem auch KMUs Prozessdaten manipulationssicher speichern und gleichzeitig den Besitz der Daten eindeutig definieren können. Dadurch lassen sich Daten als Ware handeln. Gerade in der Umformtechnik können Daten aus dem vorgelagerten Prozess eine wertvolle Informationsquelle für die Weiterverarbeitung sein. So hat beispielsweise das Halbzeug und dessen Verarbeitung einen essenziellen Anteil an der Qualität des fertigen Bauteils. In diesem Zusammenhang ergeben sich vielversprechende Geschäftsmodelle im Bereich Data as a Service.

Bleiben Sie informiert

Diese Themen interessieren Sie? Mit unserem Newsletter sind Sie immer auf dem Laufenden. Gleich anmelden!