Werkstückbearbeitung, Bild: Heller

Macht aus fixen Kosten variable: Heller berechnet seine Bearbeitungszentren ihm Rahmen des Modells Heller4Use seinen Kunden nur, wenn sie produzieren. Bild: Heller

Anlässlich des Branchentreffs Metav erklärte ein freudig gestimmter Wilfried Schäfer, Geschäftsführer des Vereins Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken (VDW), kürzlich in Düsseldorf: „In Deutschland und Europa wird kräftig investiert.“ Schäfer rechnet für das laufende Jahr mit einem Zuwachs hierzulande von 6,8 und in Europa von 5,6 Prozent. Damit bestätigte sich die bereits Anfang Februar gestellte, positive Prognose des Branchenverbands. „Die deutsche Werkzeugmaschinenindustrie stellt einen Produktionsrekord nach dem anderen auf“, teilte damals der VDW-Vorsitzende Heinz-Jürgen Prokop, Geschäftsführungsmitglied des Werkzeugmaschinenherstellers Trumpf, mit. 2017 konnte die Branche vier Prozent auf rund 15,7 Milliarden Euro zulegen. Dieses Jahr soll nun erstmals die 16-Milliarden-Grenze geknackt werden.

Zeichen für Fluidik stehen gut

Hydraulischen Schwenkspanner, Bild: Römheld
Sensorisches Spannsystem: Römheld hat den hydraulischen Schwenkspanner mit integrierter Sensorik ausgestattet, um Prozesskräfte erfassen zu können. Bild: Römheld

Die gute Entwicklung bestätigen führende Branchenvertreter gegenüber fluid – und investieren kräftig. So plant WZM-Hersteller Heller laut Geschäftsführer Manfred Maier „zur Kapazitätserhaltung und Effizienzverbesserung als auch zur Erweiterung spezifischer Kompetenzen“, Geld in Gebäude, Maschinenpark, IT und Logistik zu stecken. In Gebäude und weitere Mitarbeiter will man auch bei Röders, Hersteller von Hochgeschwindigkeitsmaschinen für das Fräsen und Schleifen, investieren. Vertriebsleiter Oliver Gossel freut sich über einen hohen Auftragseingang und berichtet von der Schleiftechnik-Messe Grindtec über „eine investitionsfreudige Stimmung bei unseren Kunden“.

Eine besondere Affinität zur Fluidik besitzen naturgemäß die Hersteller von Spannmitteln. Hans-Joachim Molka ist stellvertretender Vorsitzender des Fachverbands Präzisionswerkzeuge im Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA). Der Römheld-Geschäftsführer erklärt für sein Unternehmen: „Durch die derzeit gute Auftragslage unserer Kunden ist die Investitionsbereitschaft für Automation und Spanntechnik gut.“ Damit das so bleibt, erwartet er von der neuen Bundesregierung vor allem, „Vertrauen und Stabilität zu erzeugen; unsachlich geführte Debatten wie die um dem Dieselmotor wirken dem entgegen“.

Jürgen Förster, Geschäftsleitungsmitglied beim Spannmittelhersteller AMF Andreas Maier, meldet für 2017 einen Umsatzrekord und sieht die Gründe vor allem im großen Bedarf an qualitativ hochwertigen Produkten, ausgereiften Spannlösungen sowie einer hohen Lieferperformance: „Wie unsere Kunden investieren wir in eine zukunftsorientierte Infrastruktur.“ Ein ähnliches Bild beim Hydraulikkomponenten-Hersteller Hoerbiger. Jean-Pierre Sevrain, Leiter Marketing und Produktmanagement Hydraulik: „Investitionsgüter werden von den Endanwendern weiterhin gekauft, wir investieren dementsprechend in unsere Werke und Strukturen.“ Als Vertreter eines ursprünglich österreichischen und heute Schweizer Unternehmens hat er den Wunsch an die neue Bundesregierung, für einen „stabilen europäischen Wirtschaftsraum und weiterhin positive Impulse für den Export“ zu sorgen.

Digitalisierung dominiert Diskussionen

Kein Hersteller scheint mehr an den Themen Industrie 4.0, Digitalisierung und Vernetzung vorbeizukommen. Professor Hans-Christian Möhring, Leiter des Instituts für Werkzeugmaschinen (IfW) der Universität Stuttgart, nennt die Gründe: eine zunehmende Komplexität und steigende Variantenvielfalt von Produkten und Bauteilen, die in immer kürzerer Zeit kundenspezifisch hergestellt werden müssen. „Die Werkzeugmaschinenbranche begegnet dem durch die Digitalisierung der Maschinen und Prozesse, deren kommunikationstechnische Vernetzung, die systemintegrierte permanente Erfassung von Prozess-, Maschinen- und Produktinformationen sowie deren Verarbeitung zur Überwachung, Regelung und Anpassung von Produktionsabläufen.“ Was mit diesen Daten im späteren Betrieb der Bauteile geschieht, das stehe derzeit im Fokus der aktuellen Forschung.

Beispiele aus der Industrie gibt es jedoch bereits. Peter Saffe, Vice President Strategic Sales bei Aventics, Hersteller von Pneumatikkomponenten und -systemen, nennt als eine der wichtigsten Innovationen seines Unternehmens zur Anbindung der Pneumatik an I4.0-Strukturen den „Smart Pneumatic Monitor“. Er ermöglicht eine steuerungsunabhängige dezentrale Datenerfassung und -analyse durch vorinstallierte Analysemodule für Condition Monitoring und Energieeffizienzanalysen.

Sensorbasierte Daten liefert auch das schaltschranklose CytroPac von Bosch Rexroth. Das Hydraulikaggregat integiert alle hydraulischen und elektrischen Bauteile auf engstem Raum und eignet sich für den Einbau in Werkzeugmaschinen. Hansjörg Sannwald, Leiter Markt- und Produktmanagement CNC-Systeme: „Durch die kontinuierlich erhobenen Betriebszustände erkennen Anwender frühzeitig Verschleiß und Fehler und können sie schnell beheben.“

Es müssen geeignete Algorithmen gefunden werden, die es erlauben, über die Messwerte hinaus, weitergehende Informationen zu ermitteln. Daran arbeitet Hawe Hydraulik intensiv, wie Axel Grigoleit, Key Market Manager Machine Tools, am Forschungsprojekt Medic4Hyd deutlich macht. Man beteilige sich an dem Projekt mit dem „Ziel, die aussagekräftigsten beziehungsweise wirtschaftlichsten Signalarten für die Zustandsüberwachung des Hydrauliksystems zu definieren.“

Das Unternehmen bietet bereits für seine Komponenten eine Erfassung der relevanten Zustandsdaten wie Druck, Temperatur oder Füllstand, die eine kontinuierliche Systembeurteilung ermöglicht. „Mit einer geeigneten Auswertung der kontinuierlich erfassten Daten kann auch eine Anpassung der Betriebsart an die tatsächlichen Erfordernisse erfolgen, wodurch eine Optimierung der Energieeffizienz möglich wird“, erläutert Grigoleit.

Spanntechnik-Experte Hans-Joachim Molka von Römheld sieht „die Hersteller vor der Herausforderung, auf kleinstem Raum robuste Elektronik mit hydromechanischen Komponenten zu verheiraten“. Dies sei die Voraussetzung, um flexible Fertigungssysteme auf der Basis von „one piece flow“ zu realisieren.

VDW-Brancheninitiative soll Mitglieder entlasten

Das Thema Industrie 4.0 dominiert im Moment alles, gibt Alexander Broos, Geschäftsführer Forschung und Technik beim VDW zu. Er sieht es mit einem lachenden und einem weinenden Auge. Einerseits eröffnet es den Mitgliedern neue Chancen, andererseits lockt es weitere, branchenfremde Konkurrenz à la Google & Co. an. Broos gibt sich allerdings gelassen, denn bei aller Software-Euphorie, entscheidend sei immer noch „die jahrzehntelange Erfahrung, mechanisch gute Werkzeugmaschinen zu bauen“.

Die notwendigen Komponenten ließen sich heute weltweit in vergleichbarer Qualität einkaufen, „es muss also andere Gründe geben, warum deutsche Hersteller so erfolgreich sind“. Und die steckten vor allem in den Köpfen der Mitarbeiter und Forscher – und in dem unternehmerischen Drang vor allem vieler Mittelständler, die Technik aus eigenem Antrieb immer besser machen zu wollen.

Leitrechner-Technologie, Bild: Starrag
Basis für eine sichere Produktionsplanung: die selbst entwickelte Leitrechner-Technologie von Starrag, mit der die Fertigungssysteme und -linien prozesssicher gesteuert werden können. Bild: Starrag

Und es gibt sie, die Trends jenseits Industrie 4.0. So berichtet Gossel den Trend zu Integration mehrerer Fertigungsverfahren in eine Maschine. „Wir sind bei Röders sehr erfolgreich mit unseren Maschinen für die Fräs- und Schleifbearbeitung.“ Auch scheinen die Grenzen des physikalisch Machbaren noch nicht erreicht. So würden beispielsweise Oberflächengüten und Werkstückgenauigkeiten immer besser.

Manfred Maier von Heller nennt ebenfalls Multitasking-Prozesse auf Standardmaschinen als Forderung der Kunden: „Die Basis bildet die Kombination aus einem breiten Produktprogramm flexibel einsetzbarer Maschinenkonzepte, aus umfassenden Kompetenzen im Applikationsengineering und aus modularen Dienstleistungen zur Gewährleistung höchster Maschinenverfügbarkeit über Jahre hinweg.“

Nun trat der Branchenverband zur letzten Weltleitmesse Emo selbst mit einem Industrie-4.0-Thema an die Öffentlichkeit: der VDW-Brancheninitiative für die vernetzte Produktion. Laut Broos geschieht dies, damit die Mitglieder sich auf ihre mechanischen Kernkompetenzen konzentrieren können, statt sich mit der Programmierung von Schnittstellen herumschlagen zu müssen. Weshalb zum Kernteam aus acht Werkzeugmaschinenherstellern nun auch die führenden Steuerungshersteller ins Boot geholt wurden.

Mehrwert statt Datenfriedhof

Die meisten Werkzeugmaschinenhersteller freut‘s. Für Manfred Maier, Geschäftsführer von Heller, das zum Kernteam der VDW-Initiative gehört, betreffen die aktuellen Industrie-4.0-Anwendungen alle Hauptbetätigungsfelder einer Werkzeugmaschine: „Neben den Dienstleitungen (Services) für eine hohe Verfügbarkeit, eine der Grundvoraussetzungen für Produktivität, sind dies auch direkt der Betrieb (Operation) und die Leistungsoptimierung (Performance) der Werkzeugmaschine.“

„Wir halten die Initiative insbesondere für die Abstimmung branchenweiter Standards für Datenschnittstellen für sehr wichtig“, unterstreicht Dr. Marcus Queins, Director Technology beim Schweizer Unternehmen Starrag, dem mehrere WZM-Hersteller in Deutschland gehören. Er mahnt jedoch, Digitalisierung dürfe nicht zum Selbstzweck und zum „Datenfriedhof“ werden. Weshalb man sich auf Lösungen konzentriere, die dem Anwender sofort einen direkten Mehrwert bieten. So halte beispielsweise der Lösungsbaukasten „Starrag Integrated Production System“ eine eigens entwickelte „Leitrechner-Software zur Steuerung nahezu beliebig konfigurierter flexibler Fertigungssysteme“ bereit.

Fluidiker mit eigener VDMA-Initiative

„Analog zur VDW-Initiative arbeiten wir auf der Komponentenebene an einer Standardisierung der Kommunikation zwischen und mit intelligenten Komponenten“, teilt Pneumatik-Experte Wolf Gerecke mit, Director Strategic Product Management bei Aventics. Er verweist auf entsprechende Initiativen des VDMA. Auch diese setzen wie die Werkzeugmaschinenhersteller auf den offenen OPC-UA-Kommunikationsstandard und arbeiten aktuell an einer gemeinsamen Semantik für die Inhalte.

So könne beispielsweise die Digitalisierung eine vorausschauende Wartung ermöglichen, durch die „die Verfügbarkeit und Effizienz von Anlagen verbessert werden.“ Gerecke sieht zudem die Chance für neue Geschäftsmodelle entstehen, „sowohl für die Maschinen- und Anlagenhersteller als auch für uns Pneumatikhersteller, beispielsweise in Richtung serviceorientierter Angebote“. do

Elektromobilität als Chance für den Werkzeugmaschinenbau

Die aufstrebende Elektromobilität versetzte zeitweise die Werkzeugmaschinenbranche in Panik. Der Grund: An vergleichsweise simplen Elektromotoren gibt es nur wenig zu zerspanen. Entwarnung gibt jetzt der Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA). Die Studie „Antrieb im Wandel“, erstellt von der FEV Consulting unter Beteiligung des VDW, kommt zu dem für die Werkzeugmaschinenindustrie beruhigenden Ergebnis: Der Rückgang des Zerspanvolumens der weniger werdenden Verbrennungsmotoren wird einerseits überkompensiert durch die weltweite Zunahme der Gesamtzulassungen von Pkw, andererseits durch die steigende Komplexität optimierter Verbrennungstechnik kombiniert mit elektrischen Antriebskonzepten.

Dafür steigen die Anforderungen an hochpräzise Produktionstechnik, um beispielsweise die Geräuschemissionen der Getriebe zu reduzieren oder den höheren Verschleiß von Bauteilen beim Umschalten vom Elektro- auf den Verbrennungsmotor bei höheren Geschwindigkeiten zu kompensieren. Außerdem müssen Bremssysteme wegen der schweren Batterien stärker werden. Turbolader dürften zur Standardausrüstung werden. Nicht zu vergessen die Produktionssysteme für die Fertigung von Komponenten für elektrische Antriebe.

Die Studie kann kostenlos auf der Seite des VDMA heruntergeladen werden.

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