Der Anteil von umrichterbetriebenen Hydraulikpumpen in der Umformtechnik stetig.

Der Trend geht zu umrichterbetriebenen Hydraulikpumpen in der Umformtechnik. Beim Pressenhersteller MAE Götzen aus Erkrath realisierte Siemens so eine prozess- und kostenoptimale Lösung mit Servoumrichter und Schwenkwinkelpumpe. - Bild: Siemens/Wolfgang Marschne

| von Michael Pyper, freier Fachautor für fluid

Exakt um ein Viertel ist der Auftragseingang der Werkzeugmaschinenbauer im dritten Quartal 2019 laut dem VDW (Verein Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken) im Vergleich zum Vorjahr eingebrochen. Der Grund ist schnell identifiziert: ein zyklischer Abschwung, gepaart mit Handelskonflikten und einer instabilen Verfassung des größten Abnehmers Automobilindustrie. Der VDW reduzierte deshalb seine Produktionsprognose für das laufende Jahr auf minus vier Prozent – mit düsteren Aussichten für 2020. Die Fahne hoch hielt jedoch die Umformtechnik, die in den Euro-Ländern punkten konnte und damit ihre gute Performance (plus neun Prozent Produktionsvolumen 2018) bestätigte. „In der Umformtechnik zeigen sich an der einen oder anderen Stelle sachte Impulse“, freute sich daher Dr. Wilfried Schäfer, Geschäftsführer des VDW, bereits zur Halbjahresbilanz. Dieser Trend bestätigte sich im dritten Quartal, als die Bestellungen für Umformtechnik sogar leicht ins Plus drehten. „Stützend wirkte sich vor allem das ausländische Projektgeschäft aus.“

Bild: VDW

„Stützend wirkte sich vor allem das ausländische Projektgeschäft aus.“

Dr. Wilfried Schäfer, VDW

Hydraulikkomponenten wandern nach Asien

Für Aufsehen hatte Mitte des Jahres die Ankündigung des Pressenherstellers und Branchenprimus Schuler gesorgt, der am Stammsitz in Göppingen keine Pressen mehr produzieren zu wollen. Auch die Kapazitäten in Erfurt und an anderen deutschen Standorten für Fertigung, Außenmontage und Montage sollen reduziert werden. Zulegen soll hingegen die Wertschöpfung in China. Gründe seien die nach Asien verlagerte Nachfrage von Automotive-, Industrie- und Hydraulikkunden und die Kosten-, Tarif- und Währungsentwicklung in Deutschland. Davon profitieren auch der Produktionsstandort Brasilien und das Hydraulikgeschäft. Die zunehmend internationale Nachfrage lasse sich nicht mehr „wettbewerbsfähig aus Deutschland bedienen“, wie Schuler mitteilt. Das soll in Deutschland etwa 500 Stellen kosten, davon 350 in der Produktion. Einsparen will der zum österreichischen Andritz-Konzern gehörende Umformtechnik-Hersteller jährlich 60 Millionen Euro – Spielraum für Innovationen und die Digitalisierung.

Bild: Schuler

„Mithilfe von Kameras lassen sich Fremdkörper und andere mögliche Gefahrenquellen erkennen, bevor Anlage und Bauteil Schaden nehmen.“

Simon Scherrenbacher, Schuler

Ein schwieriges Umfeld bestätigen auch wichtige Zulieferer der Branche. So verzeichnet Thorsten Kübert, Vertriebsleiter für den Bereich Pressen bei Ausrüster Bosch Rexroth, „einen Rückgang der Investitionen“ infolge externer Faktoren. Er fordert vor allem Klarheit im politischen Kontext, „damit neue Projekte planvoll und vorausschauend angegangen werden können“. Christian Gehrhardt betreut bei Siemens Lösungen für die Metallumformung. Er nennt als Herausforderungen für die Branche „hochdynamische Märkte mit kurzen Innovationszyklen und einem starken Trend zu individuellen Produkten“. Gefragt seien Flexibilität und Effizienz sowie die schnelle Einführung neuer Produkte.

Bild: Parker

„Um beispielsweise eine automatisierte Inbetriebnahme oder Prozesssimulationen bei geringen Stückzahlen zu realisieren, bedarf es der Etablierung von OPC UA als Industriestandard.“

 Christian Gummich, Parker Hannifin

Visual-Protect-System zur Werkzeugüberwachung

Die Branche habe einen Spagat zu meistern, wie Dr. Alexander Broos, Leiter Technik und Forschung beim VDW, konstatiert: Einerseits trieben die Hersteller die Leistungsfähigkeit immer weiter voran, was „zu kniffligen Herausforderungen in den Details, beispielsweise der Optimierung der Dynamik von Handlingsystemen, führt“. Andererseits erforderten die sich entwickelnden Märkte besonders einfach zu bedienende, robuste Anlagen. Da kommt das von Schuler auf der Blechexpo in Stuttgart vorgestellte Visual-Protection-System zur Werkzeugüberwachung gerade recht. „Mithilfe von Kameras lassen sich Fremdkörper und andere mögliche Gefahrenquellen erkennen, bevor Anlage und Bauteil Schaden nehmen“, beschreibt Unternehmenssprecher Simon Scherrenbacher das neue System. Es spürt nicht nur Fremdkörper wie Schraubenschlüssel oder Stanzreste auf, sondern prüft unter anderem auch, ob das Werkzeug korrekt angeschlossen ist und die Platinen richtig eingelegt, umgeformt und entnommen wurden.

Bild: Siemens

„Hochdynamische Märkte mit kurzen Innovationszyklen und einem starken Trend zu individuellen Produkten bilden die aktuell größte Herausforderung der Umformtechnik.“

Christian Gerhardt, Siemens

Vereinfachte Konstruktionsabläufe

Einfacher machen will es den Kunden auch der Hersteller Rexroth. „Die Anwender im Maschinenbau erwarten vereinfachte Konstruktionsabläufe durch digitale Tools, eine schnellere Inbetriebnahme, maximale Produktivität und eine höhere Verfügbarkeit“, so die Erfahrung von Torsten Kübert. Ein aktuelles Beispiel: Abmaxx soll die Komplexität des Engineering für Großaggregate reduzieren. An die Stelle aufwendig neu konstruierter Einzellösungen treten standardisierte Module. „Ob Neubau oder Modernisierung: Innerhalb von fünf Arbeitstagen erhalten Kunden ein Angebot mit technischen Details – für komplette Aggregate oder die einzelnen Module.“ Pressen sind laut. Mit Energie gehen sie meist nicht gerade sparsam um. Beiden Problemen hat man sich bei Hydraulik-Spezialist Parker Hannifin angenommen. Applications Development Manager Christian Gummich empfiehlt hierfür „drehzahlvariable Antriebe, die sich perfekt auf den Systemzyklus abstimmen lassen“. Um den Energieverbrauch weiter zu senken, müssen die Druckverluste runter, beispielsweise im Hydraulikblock oder in den Ventilen. Das 2019 vorgestellte TFplus-Ventile bildet den Vorreiter einer ganzen Generation neuer Cartridge-Ventile. Größter Vorteil: Ein erhöhter Volumenstrom und geringerer Druckverlust sorgen für eine höhere Energiedichte.

Bei der monatlichen Auftragseingangsstatistik der Werkzeugmaschinenbauer sind im 4. Quartal 2019 deutliche Einbußen zu verbuchen.
Um ein sattes Viertel stürzte im dritten Quartal 2019 der Auftragseingang der Werkzeugmaschinenbauer ab – die Umformtechniker konnten allerdings im September sogar ein kleines Plus verzeichnen. Hinweis: Indexbasis Umsatz 2015 = 100, Daten bis September 2019. Grafik: VDMA

Auch Voith hat sich hierzu Gedanken gemacht. Andreas Haaf, Key-Account Manager Pressentechnologie, sieht ebenfalls großes Potenzial durch drehzahlvariable Antriebe. „Variierende Volumenströme und Motordrehzahlen sind an die tatsächlich benötigte Leistung angepasst, der Einsatz kleinerer Motoren spart Energie und senkt die Geräuschemission.“ Noch mehr Energie lasse sich durch Rückspeisung in den Prozess sparen. Dazu kombiniert Voith seinen hybriden Servopressenantrieb PSH mit dem hybriden Servoziehkissen CSH. Haaf berichtet stolz: „Eine Energieeinsparung von über 80 Prozent ist möglich und das bei gesteigerter Produktivität.“

Unterkolben-Kurzhubpresse, Bild: Schuler
Auch Composites brauchen hohe Drücke: Unterbodenverkleidungen, Reserveradmulden oder Batterieträger und andere Leichtbauteile aus faserverstärktem Kunststoff entstehen bei Asglaform Composites auf einer 2500 Tonnen starken Unterkolben-Kurzhubpresse von Schuler. Bild: Schuler

Die Digitalisierung hält auch in der Umformtechnik Einzug, und zwar sowohl bei den eigenen Abläufen als auch den Produkten. Aber: Wie lassen sich wirtschaftliche Geschäftsmodelle etablieren, die allen Beteiligten etwas bringen? Einige Antworten darauf kennt Gummich: „Um beispielsweise eine automatisierte Inbetriebnahme oder Prozesssimulationen bei geringen Stückzahlen zu realisieren, bedarf es der Etablierung von OPC UA als Industriestandard.“ Eine weitere wichtige Voraussetzung sei ein durchgängiges Engineering über den gesamten Lebenszyklus eines Systems hinweg – was eine herstellerübergreifende Definition von Standardmerkmalen erfordere. „Erst wenn alle Komponenten miteinander kommunizieren können, wird die eigentliche Vision von Industrie 4.0 Realität.“ Einen großen Schritt in diese Richtung geht der VDW mit seiner Umati-Initiative, die auf Basis des OPC-UA-Kommunikationsstandards Maschinen herstellerübergreifend miteinander kommunizieren lässt. Alexander Broos sagt: „Mit Umati schaffen wir einen wichtigen Baustein zur Nutzung der verschiedensten Mehrwertdienste.“ Einen weiteren Meilenstein setzte der VDW auf der letzten EMO, wo Umati erstmals live auf dem Messegelände und darüber hinaus zu sehen war.

IIoT-Connector integrieren

Autark arbeitende Pressantriebe stellen bis zu 4500 kN Presskraft bereit.
Der autarke Pressenantrieb PDSC mit Servomotor, drehzahlveränderlicher Innenzahnradpumpe und direkt gekoppeltem Hydraulikzylinder stellt 4500 kN Presskraft bereit. - Bild: Voith

Soll sich die smarte Fabrik auf breiter Front durchsetzen, müssen auch bestehende Anlagen integriert werden. Schuler bietet hierfür zum Beispiel ein Upgrading-Paket; die aufbereiteten Informationen lassen sich mit verschiedenen Endgeräten jederzeit und überall abrufen. Simon Scherrenbacher sagt: „Es besteht aus einem IIoT-Connector, der an die Steuerung der Servopressen angeschlossen wird und die nötigen Daten verschlüsselt ins Internet hochlädt, sowie einem Zugang für das Portal MySchuler.“

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