Moderne Tiefziehpressen sollen Bleche in konstant hoher Qualität und Produktivität umformen und möglichst wenig Energie verbrauchen. Gleichzeitig benötigen Maschinenhersteller standardisierte Antriebskonzepte, um verschiedenste Anwendungen wirtschaftlich realisieren zu können. In dem Zusammenhang sollen insbesondere die Engineering- und Installationsaufwände reduziert werden.
Energieersparnis von bis zu 30 Prozent
Die servohydraulische Antriebslösung von Bosch Rexroth bietet hier viele Vorteile. Die Module aus servohydraulischer Pumpeneinheit und Steuerblock lassen sich je nach Anforderung zur bedarfsgerechten Versorgung von Ziehkissen und Oberkolben einsetzen. Werden beide servohydraulischen Lösungen mit einem gemeinsamen elektrischen Antriebssystem betrieben, kann eine solche Tiefziehpresse im Vergleich zur konventionellen Hydraulikpresse mit Ventilsteuerung eine Energieersparnis von bis zu 30 Prozent erzielen.
Die deutliche Steigerung der Energieeffizienz ermöglicht zum einen die drehzahlgeregelten Servomotor Pumpeneinheit für den Oberkolben, die zu jedem Zeitpunkt des Pressenzyklus die exakt benötigte Leistung bereitstellt. Zum anderen kann beim Tiefziehen ein Teil der Prozessenergie über die Servomotor-Pumpeneinheit im Ziehkissen zurückgewonnen werden, die bei Einsatz der sonst üblichen Ventilsteuerung zur Regelung der Ziehkissenkraft verlorengehen würde. Die zurückgewonnene elektrische Energie kann dem Oberkolben über den gemeinsamen Zwischenkreis zur Verfügung gestellt oder ins Netz zurückgespeist werden. Dadurch reduziert sich der Energieverbrauch der Maschine bereits direkt während des Ziehvorgangs.
Darüber hinaus erschließt die servohydraulische Antriebslösung zusätzliche Einsparpotenziale durch einen minimierten Kühlbedarf des Hydraulikaggregats. Grund hierfür ist der hohe Wirkungsgrad beziehungsweise die drastische Reduktion der Drosselverluste, was zu einer geringeren Erwärmung des Hydrauliköls führt. Dadurch kann das Aggregat kleiner ausgelegt und teilweise komplett auf eine Kühlung verzichtet werden, was die Investitions- und Betriebskosten weiter senkt.
Digitale Steuerung
Die digitale Steuerung des servohydraulischen Antriebs wirkt sich positiv auf die Prozessqualität und -transparenz sowie die Produktivität aus. Da sich die einzelnen Drücke, Positionen, Geschwindigkeiten und Kräfte sehr präzise regeln lassen, können Blechteile wiederholgenau mit höherer Qualität produziert werden.
So kann zum Beispiel der Oberkolbenantrieb auch mit sehr niedrigen Motordrehzahlen von wenigen Umdrehungen pro Minute arbeiten. Gleichzeitig ermöglichen die reaktionsschnellen Servomotoren kürzere Zykluszeiten und eine höhere Ausbringung. Verschiedene Pumpenoptionen mit 2-Punkt- oder proportionalem Verstellsystem bis hin zur Mehrquantensteuerung erweitern den Gestaltungsspielraum zusätzlich, wodurch das energiesparende Antriebskonzept noch für viele weitere Anwendungen attraktiv wird. Der servohydraulische Antrieb ermöglicht zudem datenbasierte Analysen zur Prozessoptimierung und ein Condition Monitoring zur Minimierung von Stillstandszeiten.
Smarte Servopresse mit Kraftregelung
Das Smart Function Kit Pressing, ein mechatronisches Komplettpaket von Bosch Rexroth zur schnellen Realisierung von Servopressen, ist ab sofort mit Kraftregelung verfügbar. Damit lassen sich nun auch Prozesse abbilden, bei denen die Zielkraft über einen definierten Zeitraum konstant gehalten werden muss. Intelligente eTools verkürzen die Auswahl und Auslegung der modularen Servopresse. Die vorinstallierte Bediensoftware erlaubt eine schnelle sowie einfache Inbetriebnahme, Prozessdefinition und Linienintegration.
Mit der neu integrierten Softwarefunktion Kraftregelung deckt das Smart Function Kit Pressing insgesamt drei Anwendungsfälle ab: Fügen auf eine definierte Position (lagegeregelt), Fügen auf eine definierte Kraft (lagegeregelt) und neu: Fügen auf eine definierte Kraft mit anschließendem Halten der Kraft (kraftgeregelt). Beim Fügen mit Kraftregelung hält die Servopresse eine definierte Zielkraft für eine vorgegebene Dauer konstant, selbst wenn die Position des Werkstücks schwankt oder sich seine Größe ändert. Das ist beispielsweise der Fall, wenn es sich im Prozess ausdehnt oder schrumpft, oder aber verschmolzen oder abgeschliffen wird.
Die laufende Überwachung der Maximalwerte für Kraft und Position schützt dabei System und Werkzeug vor Beschädigungen. Zur besseren Prozessdarstellung und -analyse lässt ich die Kurvenansicht von Kraft/Position auf Kraft/Zeit umschalten. Kraftgeregeltes Fügen ist in vielen Fertigungs- und Montageprozessen erforderlich, zum Beispiel beim Pulverpressen, Laserschweißen oder Schleifen. Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die Materialprüfung. So werden in der Batterieherstellung Pouch-Zellen mit konstanter Kraft auf Dichtigkeit geprüft, während sich das Material unter Wärmezufuhr ausdehnt. In der Brennstoffzellenfertigung verpresst das Smart Function Kit Bauteile aus verschiedenen Materialien unter Wärmeeinbringung über eine Dauer von mehreren Minuten mit einer definierten Kraft.
Fabrik des Jahres
Die Fabrik des Jahres zählt zu den renommiertesten Industrie-Wettbewerben in Europa. Auf dem gleichnamigen Kongress werden jedes Jahr die Gewinner geehrt. Der nächste Kongress wird am 18. und 19. März 2025 stattfinden.
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Zeitersparnis vom Engineering bis zur Überwachung
Die richtige Größe des Smart Function Kit lässt sich sehr einfach über den neuen Referenzprozess ‚Einpressen/Kraftregelung‘ im Auslegungstool LinSelect ermitteln. Im nahtlos angebundenen Online-Konfigurator stehen als wählbare Optionen auch integrierte Sicherheitsfunktionen (Safe Torque Off oder Safe Motion) zur Auswahl. Anschließend können CAD-Daten und technische Dokumentation kostenfrei heruntergeladen und die Servopresse mit einer Materialnummer direkt über den Bosch Rexroth-Onlineshop bestellt werden.
Zusammensetzung des Kits
Das Smart Function Kit für Press- und Fügeanwendungen besteht aus den Standardkomponenten elektromechanischer Zylinder mit Kraftsensor, Servomotor, Antriebsregler und Industrie-PC und wird vormontiert geliefert. Die vorinstallierte, browserbasierte Bediensoftware verkürzt die Inbetriebnahme auf wenige Minuten, die Programmierung erfolgt grafisch über Sequenzbausteine, wobei Plausibilitätsprüfungen das Überschreiten der Systemgrenzen verhindern. Am Einsatzort lässt sich das Smart Function Kit Pressing komfortabel mittels vorbereiteter Funktionsbausteine an eine übergeordnete Steuerung anbinden. Von dort aus kann die Servopresse einerseits kommandiert werden und andererseits Ergebnis- und Prozessdaten an diese übertragen.
Quelle: Bosch Rexroth AG