Firma Schuler,

Auf Hydraulik setzt die Firma Schuler, die diese Technik in ihren Umformmaschinen ständig weiterentwickelt.

Fluidtechnik scheint nicht mehr gefragt zu sein. Diesen Eindruck vermittelt zumindest der technische Abschlussbericht zur letzten Werkzeugmaschinenmesse EMO 2013 in Hannover, in dem hydraulische oder pneumatische Technik nur ganz am Rande (Spanntechnik) vorkommt. Auch bei der Berichterstattung in den Fachmedien fällt auf, dass Elektrik, Elektronik, Messtechnik und vor allem Virtuelles (Industrie 4.0 lässt grüßen) dominiert. Und wenn es um Antriebstechnik geht, wird das hohe Lied der Servomotoren gesungen. O-Ton aus einer Maschinen-Zeitschrift: „Die Umformmaschine kommt im Bereich ihrer Servoantriebsachsen ohne jegliche Hydraulik aus. Durch den Verzicht auf Hydraulik ist das Damoklesschwert einer Leckage im Hydraulikkreis gebannt.“

Ein Blick hinter die Kulissen klärt auf: Nach wie vor auf Hydraulik setzt die Firma Schuler aus Göppingen, die sogar eigene Antriebstechnik entwickelt und produziert. Den Grund nennt Dr. Walter Osen, Leiter Business Unit Massivumformung beim Schuler-Werk in Waghäusel: „Die Vorteile der Hydraulik, kompakt und auf einfache Weise große Kräfte über lange Wege zur Verfügung zu stellen, sind allgemein bekannt und haben hydraulischen Pressen einen festen Platz in der Umformtechnik gesichert.“

Schuler hat daher ein neuartiges hydraulisches Antriebssystem entwickelt, das im Vergleich zu herkömmlichen Anlagen bis zu 60 Prozent Energie einsparen soll. Efficient Hydraulic Forming (EHF) nennt sich die neu entwickelte Technologie, die Energieeinsparung und Optimierung in allen Betriebsphasen bietet. „Dies geschieht ganz automatisch, ohne dass ein Eingreifen des Bedieners nötig wäre“, sagt Dr. Osen. „Sie ist modular aufgebaut und auch für bestehende Anlagen nachrüstbar. Damit ist ein wichtiger Schritt getan, die Energieeffizienz hydraulischer Pressen signifikant zu verbessern.“ Zum Einsatz kommt EHF beispielsweise in der größten derzeit in der Schweiz installierten Schmiedepresse (maximale Presskraft: 3000 t).

Dr. Walter Osen, Schuler „Efficient Hydraulic Forming ist ein wichtiger Schritt, die Energieeffizienz hydraulischer Pressen signifikant zu verbessern.“

Dr. Walter Osen, Schuler

„Öl ist nicht sexy“, begründete Daniel Schmitt kürzlich im fluid-Interview den Trend zu servoelektrischen Antrieben in Werkzeugmaschinen. Er arbeitet als Leiter des Geschäftsfeldes Industrieller Maschinenbau bei der Hoerbiger Automatisierung Holding GmbH in Altenstadt, die entgegen dem Trend und dem Image zum Trotz mit dem ePrAX einen elektrohydraulischen Aktuator auf den Markt gebracht hat, der beim Fachpublikum gut ankam und der nun in Presskraftbereiche von 220 bis 500 t vorstößt.

Fluidtechnikindustrie ist zur Innovation verurteilt

Dr.-Ing. Peter A. J. Achten, einem Vordenker aus den Niederlanden ist Inhaber des kleinen, aber feinen Ingenieurbüros Innas BV in Breda. Er hatte vor rund 20 Jahren das uralte Freikolben-Prinzip als revolutionäre hydraulischen Neuerfindung wieder aufleben lassen. Nachdem sie nun unter anderem erfolgreich in Chiron-Werkzeugmaschinen läuft, entwickelte Innas auch hydraulische Hybrid-Lösungen für Pkw. Eine davon, der „electric hydrid“, kombiniert hydraulische Radnabenantriebe mit Elektrik, Pneumatik und 100-Kilowatt-Verbrennungsmotor (Antrieb einer hydraulischen Konstantpumpe) zu einem mechatronischen System.

Den Kern des Systems bildet ein Drucknetz (Common Pressure Rail, kurz CPR), das die Leistungsflüsse des Systems mit seinem Nieder- und Hochdruckzweig (200 bis 400 bar) verteilt. Für hohe Leistungsdichte sorgen hydro-pneumatische Speicher (Druckkammer mit integriertem Stickstoffvolumen). Ein elektro-hydraulischer Wandler erzeugt aus dem Öldruck elektrischen Strom für elektrische Verbraucher wie Beleuchtung.

Festo-Handhabungssystem

Das Festo-Handhabungssystem mit pneumatischen und elektrischen Antrieben erleichtert den Werkzeugwechsel. Bild: Festo

Da liegt die Frage nahe: Eignet sich der Hydrid nicht auch als energiesparsamer Ersatz für elektrische Spindelantriebe in Werkzeugmaschinen? „Na klar“, bestätigte Innas-Geschäftsführer Achten die Vision einer vollhydraulischen Maschine. „In einer Presse variiert der Leistungsbedarf beispielsweise sehr stark. Ein hydraulisches Antriebssystem mit Speicher könnte den Leistungsbedarf glätten und die Leistungsspitzen komplett beseitigen. Das wäre ein enormer Kostenvorteil.“

Was aktuell bei Innas in Sachen Hydraulik ansteht, erfahren Interessenten auf dem Internationalen Fluidtechnischen Kolloquium (IFK) in Aachen, auf dem er mit seinem Übersichtsbeitrag Ende März die Branche aufwecken will: „Es gibt für die Fluid-Power-Industrie keine Alternative, sie ist zur Innovation verurteilt.“

Ölwanne im sicheren Griff

Ölwanne im sicheren Griff: Für die neue hydraulische Spannpratze von Römheld sprechen die Schwingungsdämpfung und die hohe Haltekraft (10 kN bei 250 bar Betriebsdruck).

Ein Paradebeispiel für innovative Fluidanwender sind die Hersteller von Spann- und Greifsystemen. So stand das niederländische Unternehmen Brabant Components vor der schwierigen Aufgabe, Ölwannen sicher in der Werkzeugmaschine zu spannen und zu fixieren. Bei diesen extrem verformungsempfindlichen Gussteilen besteht stets das Risiko, das sie verformen oder gar reißen. Die Lösung stammt von Römheld aus Laubach. Es handelt sich um eine sogenannte positionsflexible Spannpratze mit getrenntem Klemmanschluss. Ihr doppelt wirkendes Spannelement kann Ölwannen so stützen und spannen, dass die Niederländer sie mit maximaler Geschwindigkeit zerspanen können. Die sanfte und zugleich feste Fixierung sorgt dafür, dass die zur Weiterverarbeitung nötige Rauheit an den Werkstückrändern erhalten bleibt. Für die neue Spannpratze sprechen außerdem die Schwingungsdämpfung und die hohe Haltekraft (10 kN bei 250 bar Betriebsdruck).

Zum Einsatz kommt eine Ausführung mit seitlicher Schlauchführung für die Hydraulikversorgung. Die Hochdruckschläuche führen direkt vom U-förmigen Anschlussgehäuse zur Spanneinheit, in der Sperrluft das Eindringen von Kühlflüssigkeiten verhindert. „Der Werkstückauflagepunkt, der in vier Positionen verstellbar ist, ist perfekt auf das zu spannende Werkstück abgestimmt, so dass der doppelt wirkende Hydraulikzylinder den Spannhebel optimal in Position bringen kann“, erklärt Vertriebsleiter Harald Rausch.
Pneumatik kommt bei der Direktspannung ins Spiel, die bei der Fertigung von Einzelstücken und Kleinserien gefragt ist. Die Werkstücke werden zunächst an der Grundfläche auf eine Ebene plan gefräst und anschließend mit definierten Gewindebohrungen für Nullpunktspannbolzen versehen. Der Anwender kann die Teile dann mit standardisierten Modulerhöhungen und Systempaletten in Sekundenschnelle hochpräzise auf den Maschinentisch einwechseln und direkt spannen.

Bernhard Bischof „Die wachsende Automatisierung hat den Bearbeitungsprozess sicherer gemacht und die Taktzeiten deutlich verkürzt.“

Bernhard Bischof, Festo

Eine prozessstabile Direktspannlösung steht und fällt mit leistungsdichten Nullpunktspannmodulen. Mit dem System VERO-S von Schunk aus Lauffen/Neckar lassen sich Werkstücke über einen oder mehrere Spannbolzen innerhalb von Sekunden sicher und referenzgenau in der Maschine spannen. Radial angeordnete Spannschieber ziehen den Spannbolzen ein und verriegeln ihn selbsthemmend und formschlüssig über ein Federpaket. Dank des patentierten Eil- und Spannhubs verfügt VERO-S über eine Einzugskraft (bei aktivierter Turbofunktion) von bis zu 40.000 N. Zum Öffnen der Module genügt jedoch nur ein Pneumatikdruck von 6,0 bar.

Vorteile der Pneumatik kommen zum Tragen

Ebenfalls gut in der Werkzeugmaschinenbranche verankert ist Festo in Esslingen. „Technologisch geht der Trend hin zu immer flexibleren Maschinen mit immer kürzeren Bearbeitungszeiten bei gleichzeitig geringeren Fertigungstoleranzen“, beobachtet Bernhard Bischof, Leitung Industriesegment Werkzeugmaschinen. „Die wachsende Automatisierung hat den Bearbeitungsprozess sicherer gemacht und die Taktzeiten deutlich verkürzt.“ Dabei übernimmt die pneumatische Automatisierungstechnik insbesondere bei spanenden Werkzeugmaschinen wichtige Funktionen wie das Positionieren von Werkstücken, den Schutz der Messsysteme oder das Öffnen und Schließen von Türen. Hier spiele die Pneumatik „ihre Vorteile der Robustheit und Unempfindlichkeit gegen Verschmutzung voll aus.“ Zu den aktuellen Spezialitäten zählen unter anderem der Luftspaltsensor SOPA zur Positionserkennung und eine pneumatische Schmiereinheit für High-Speed-Spindeln.

Am stärksten wachsen Anwendungen für das Handling von Werkstücken – vom Be- und Entladeprozess bis hin zur Verkettung mehrerer Werkzeugmaschinen zu ganzen Produktionslinien. Der Festo-Experte beobachtet, dass energieeffiziente Lösungen immer mehr in den Mittelpunkt rücken, die durch den optimalen Mix aus pneumatischen und elektrischen Antrieben entstehen. Bischof: „Diesen Mix aus Antrieben, Steuerungen und Motoren bietet Festo aus einer Hand.“

Autor: Nikolaus Fecht, freier Journalist