Industrie 4.0 Blechbearbeitung wird produktiver dank Digitalisierung und Vernetzung

Autor Stéphane Itasse

Immer kleinere Losgrößen, schnelle Verarbeitung von Materialien mit stets veränderten Dicken – all dies soll zu wettbewerbsfähigen Preisen und bei maximaler Qualität geschehen: Auch die Anbieter von Maschinen für die Blechbearbeitung haben die Herausforderungen der Branche erkannt. Um sie zu bewältigen, haben sie ihre Angebote auf die gesamte Prozesskette erweitert.

Firmen zum Thema

Durch die Simulation der Pressenanlage lässt sich die Ausbringung optimieren, und die Inbetriebnahmedauer verkürzt sich.
Durch die Simulation der Pressenanlage lässt sich die Ausbringung optimieren, und die Inbetriebnahmedauer verkürzt sich.
(Bild: Schuler/Sorin Morar)

Die neue Generation der Blechbearbeitung“ lautete beispielsweise das Motto bei Amada auf der Euroblech 2016. Der japanische Anbieter stellte dazu ein flexibles Konzept für die intelligente Fertigung in den Mittelpunkt. Das V-Factory-Konzept umfasst den gesamten Produktionszyklus, damit der Anwender seine Fabrik digital verwalten und optimieren kann. Durch die Einführung von Intelligenz, beispielsweise bei der Terminierung, senkt die virtuelle Fabrik die Kosten sowie die Zeit- und Ressourcenverluste. Insgesamt deckt das Konzept drei Ebenen ab: Fertigungssteuerung, Verarbeitung und Workflow.

Bildergalerie
Bildergalerie mit 23 Bildern

Kern der V-Factory sind die VPSS3i-Softwaresuiten. Sie ermöglichen nach Angaben von Amada eine einheitliche Programmierung aller Maschinen des japanischen Herstellers. Die Software simuliert und überprüft jeden Produktionsschritt, um Fehler zu vermeiden und optimale Ergebnisse zu erzielen. Das Navi-EU-Modul erlaube die Integration von Maschinen anderer Hersteller.

Digitalisierung macht die Blechbearbeitung flexibel

Doch auch andere Maschinenbauer haben erkannt, dass es die Digitalisierung in der Blechbranche möglich macht, Prozesse mithilfe von Echtzeitinformationen zu steuern und zu verbessern. Alex Waser, CEO der Schweizer Bystronic Group, ist optimistisch, dass die Digitalisierung den Kunden zugutekommt. „Die Blechfertigung wird vielseitiger als je zuvor“, ist Waser überzeugt. Digitale Systeme würden den Kunden in Zukunft dabei helfen, auch kleine Serien auf flexiblen Systemen produzierbar zu machen. Darüber hinaus erwartet er mehr Transparenz im Fertigungsprozess: „Anwender werden schneller Offerten erstellen, ihre Produktion vorab detailliert simulieren und während der laufenden Produktion von Monitoring-Systemen unterstützt werden, die auf Echtzeitinformationen basieren.“ All das werde zur Kosten- und Prozessoptimierung beitragen.

Als Fertigungssystem für das Industrie-4.0-Zeitalter hat Bystronic die Production Cell vorgestellt. Dabei handelt es sich um eine vollautomatisierte Produktionsanlage, bei der Laserschneiden, Handling, Sortieren, Biegen, Prozessmonitoring und MES-Ansätze integriert sind. Mit der Software Bysoft 7 können alle Prozessschritte auf den Anlagen von Bystronic integriert werden. Mit ihr kann man Teile konstruieren und berechnen, Schneidpläne und Biegeprogramme erstellen sowie Fertigungsprozesse planen und überwachen. Letzten Endes erwartet der Schweizer Hersteller, dass Maschinen, einzelne Prozessschritte und Fertigungsteile zu einem Netzwerk aus intelligenten Komponenten verschmelzen. In der vernetzten Fertigung sollen diese Komponenten in der Lage sein, sich gegenseitig zu koordinieren und zu optimieren. Das sei die Grundlage für eine neue Generation an effizienten Schneid- und Biegesystemen.

Maschinen in der Blechbearbeitung müssen auch große Datenmengen nutzen können

Ähnlich sieht es auch Salvagnini. Dem italienischen Hersteller ist es wichtig, Maschinen anbieten zu können, die auch in der Lage sind, die riesigen Datenmengen zu nutzen, die heutzutage in den Werken generiert werden, wie Marketingleiter Tommaso Bonuzzi erläutert. „Jedes einzelne System muss daher in der Lage sein, die mit der jeweils von ihm auszuführenden Bearbeitung verbundenen Informationen zu erfassen, zu verarbeiten, zu verwalten und zu korrigieren, die, verkettet mit den anderen zur Fertigung eines bestimmten Gegenstands notwendigen Methoden, den korrekten Bearbeitungszyklus bilden”, sagt er. Als Beispiel nennt er die Paneelherstellung: Hierfür sei jede Maschine in der Lage, die Temperatur zu messen und sich entsprechend einzustellen, oder sie könne die tatsächliche Stärke des Blechs messen und sich bei Abweichungen vom Sollwert automatisch anpassen. Doch das ist laut Bonuzzi nicht alles: „Dank MAC 2.0 ist das P2lean-Biegezentrum in der Lage, sich während des Zyklus an Differenzen hinsichtlich der Materialeigenschaften anzupassen. All dies bringt den Vorteil einer drastischen Eindämmung möglicher Fehler und Bearbeitungsabfälle mit sich.”

Trumpf-Software hilft Anwendern in der Blechbearbeitung

Bei der Software und der Vernetzung steht auch Trumpf nicht hinten an. Schon seit geraumer Zeit bieten die Ditzinger das Programm Trutops Boost an. Für den Anwender erfolgen Konstruktion, Teileabwicklung und die Erstellung der NC-Programme für das Laserschneiden, Stanzen und Biegen auftragsbasiert in einem System. Zwischenspeichern und Aufrufen in unterschiedlichen Applikationen ist damit nicht mehr notwendig. Das bringt Vorteile mit sich: Beispielsweise hat der Anwender alle Aufträge in aktueller Version und deren Status in ihrem Prozessschritt im Blick. Zudem erkennt Trutops Boost sofort, wenn an der Konstruktion oder der Programmierung eine Einstellung verändert wird. Die Software passt dann automatisch die vor- oder nachgelagerten Schritte an oder meldet, wenn ein Eingriff notwendig ist. Darüber hinaus betrachtet Trutops Boost Aufträge verfahrensübergreifend, erkennt Zusammenhänge und setzt sie automatisch um. So rechnet die Software bei Biegeteilen bereits in der Abwicklung notwendige Aussparungen ein und bereitet sie auf.

Bildergalerie
Bildergalerie mit 23 Bildern

Des Weiteren hat Trumpf nach eigenen Angaben Wert auf eine einfache Bedienung gelegt. So entsteht in drei Schritten aus einer Geometrie ein NC-Programm. Im ersten Schritt importiert der Anwender die Geometrie und trägt die Auftragsdaten wie Produktionsdatum, Stückzahl, Kunde oder Werkstoff ein. Das Programm unterstützt alle gängigen Dateiformate und liest sowohl 2D- als auch 3D-Geometrien. Im zweiten Schritt bereitet das System das Teil automatisch blechgerecht auf und erstellt eine Abwicklung. Im dritten Schritt berechnet die Software das NC-Programm für die vom Bediener ausgewählte Maschine. Möchte ein Spezialist die Programmierung selbst vornehmen, wechselt er in die Bearbeitungsebene Teczone. Auch auf dieser Ebene unterstützen viele Automatismen den Bediener.

Für die Vernetzung der Maschinen bietet Trumpf die Software Truconnect an. Sie hilft laut Unternehmen dabei, die Geschäftsprozesse ganzheitlich und individuell zu optimieren sowie Schnittstellen zu reduzieren. Damit will Trumpf seine Kunden Schritt für Schritt bis zu einer vollvernetzten, smarten Fabrik und damit in Richtung Industrie 4.0 führen. Der Maschinenbauer legt dabei Wert darauf, seine Kunden vor der Einführung individuell zu beraten. Dabei sollen Experten des Unternehmens zeigen, wie der Weg zur eigenen Smart Factory aussehen kann, welche Vorteile sie bringt und welche Schritte der Kunde dafür gehen muss. Grundsätzlich ist es laut Trumpf möglich, auch Maschinen anderer Hersteller einzubinden. Das Performance-Cockpit von Truconnect zeigt alle wichtigen Produktivitätskennzahlen auf einen Blick. Damit lassen sich Optimierungspotenziale im Produktionsablauf identifizieren.

Vernetzung verbessert Performance der gesamten Prozesskette Blech

Wie hoch der Produktivitätsgewinn durch Vernetzung sein kann, hat der Schwenkbiegemaschinenspezialist RAS Reinhardt ausgerechnet. Um die indirekten Prozesse und die Durchlaufzeiten zu reduzieren, hat das Unternehmen eine Software namens Bendex auf den Markt gebracht, die Step-, dxf- oder geo-Dateien importiert und das Biegeteil mit einem Mausklick programmiert. Obendrein bietet sie eine 3D-Simulation des Biegeablaufs. So kann der Konstrukteur neue Komponenten ohne spezielle Biegekenntnisse auf Machbarkeit überprüfen, bevor die erste Platine gefertigt wird. Zusätzliche Meetings und Absprachen zwischen Konstruktion, Arbeitsvorbereitung und Fertigung sollen sich um 75 % reduzieren. Im Endeffekt zeigte das auf der Euroblech präsentierte, vernetzte System laut Hersteller eine um bis zu 640 % verbesserte Wirtschaftlichkeit.

Die Vernetzung im ganz großen Stil zeigt Schuler bei seinen Presswerken. Mit dem Konzept Smart Press Shop hat der Göppinger Pressenhersteller demonstriert, wie sich durch die Vernetzung in der Umformtechnik nicht nur die Prozesssicherheit, sondern auch die Wirtschaftlichkeit der Produktion erhöhen lässt.

Schuler beweist Machbarkeit der Vernetzung im großen Stil

In einer aktuellen Servopressenlinie hat Schuler nach eigenen Angaben rund 30 Industrie-PC miteinander vernetzt. Nur so lassen sich hohe Produktivität und sicherer Teiletransport von einer Pressenstufe zur nächsten umsetzen. Auch Einzelpressen, Platinenschneidanlagen mit Laser und verschiedene Automationskomponenten verfügen bereits über die Schnittstellen für eine übergreifende Vernetzung.

Bildergalerie
Bildergalerie mit 23 Bildern

Die Umformsimulation liefert dabei Informationen zur Optimierung der Anlage einschließlich aller Pressenstufen und Automationskomponenten. Bevor die Werkzeugsätze eingespannt werden, produziert das virtuelle Abbild der Anlage schon ein Teil nach dem anderen. Dank der Simulation lässt sich die Zeit für den Teiletransport minimieren. Darüber hinaus kann der Kunde schon den Energiebedarf errechnen.

Im Betrieb liefern die Anlagen Daten mithilfe von Sensoren, beispielsweise um die Presskraft zu messen. Werden die richtigen Rückschlüsse aus diesen Informationen gezogen, birgt auch das enorme Potenziale. Weicht der Presskraftverlauf von einem bestimmten Muster ab, ist das ein Hinweis auf Unregelmäßigkeiten im Prozess. Auf diese Weise lassen sich Informationen für die Instandhaltung der Pressenlinie sammeln und Schäden vermeiden.

Industrie 4.0 im Presswerk gezeigt

Wie Industrie 4.0 im Presswerk aussehen kann, hat auf der Euroblech das Fraunhofer-IWU gezeigt. Die Chemnitzer haben erstmals auf der Messe eine intelligente Presshärtelinie vorgestellt, mit der sich Taktzeiten verkürzen lassen und Ausschuss vermieden werden soll. Wie die Wissenschaftler erläutern, liegt der Schlüssel für das Presswerk 4.0 in der intelligenten Synthese von Werkstück, Technologie, Maschine und menschlicher Erfahrung. Die vollständige Vernetzung ermögliche es, Materialfehler oder Prozessstörungen schnell zu analysieren und Gegenmaßnahmen zu ergreifen sowie Kundenwünsche schnell durch Planänderungen zu realisieren. Die im Verborgenen zirkulierenden Informationsströme hat das IWU an einem Miniaturpresswerk sichtbar gemacht. Dabei konnte man nachvollziehen, wie es gelingt, Zeit, Material, Energie und letztlich Kosten zu sparen.

Einen ganzheitlichen Ansatz verfolgt auch der italienische Hersteller Millutensil unter dem Motto „All around the press“. Das Unternehmen bietet zu jeder Presse auch Ausstattungen wie Schmierer, Förderbänder, Haspeln, Coilladestühle, Vorschubrichtmaschinen, Richtmaschinen, Nivelliermaschinen, Vorschübe, Scheren oder Schweißmaschinen. Die Linie beginnt beim Coil oder der Blechplatine und reicht bis zum Ende des Prozesses einschließlich des Transports der gezählten Stücke in die Verpackungsschachteln, teilt das Unternehmen mit. Vernetzt werden die Maschinen der gesamten Anlage durch eine Software, die den Prozess steuert und alle Daten speichert.

Was den Blechen recht ist, ist den Rohren nur billig: Die italienische BLM Group hat deshalb neue Entwicklungen und Updates für ihre CAD/CAM-Programmiersoftware Artube, jetzt in der Version 3, vorgestellt. Darunter ist das vereinfachte Arbeiten mit komplexen Rohrkonstruktionen: Das Programm kann innerhalb von Konstruktionen einzelne Rohrelemente erkennen und verarbeiten, damit gelangen Anwender laut BLM mit einem Klick vom Design zum fertigen Maschinenprogramm. Indem Artube3 mit einer zusätzlichen Software für die Programmierung und Verwaltung ganzer Baugruppen mit ihren vielen verschiedenen Komponenten aufwartet, vereinfacht sie zudem die Produktionsplanung. Ergänzt wird die Artube-Software durch BLM Elements. Dabei handelt es sich laut Hersteller um eine Softwaresuite für das Designen von Werkstücken, die Kalkulation von Produktionszeiten, die Erstellung der Produktionsprogramme, die Produktionsplanung sowie bei Bedarf die Integration mit anderen BLM-Maschinen.

Verfahrensintegration auch bei Maschinen für die Blechbearbeitung

Doch auch bei den Maschinen selbst schreitet die Integration der Verfahren voran. Laut Amada vereint die neu vorgestellte Acies AJ nahezu alle Fertigungsprozesse in einer Maschine. Sie rundet die Acies-Baureihe mit Einführung des Faserlasers nach oben hin ab. Eine zweite Anschlagposition ermögliche das einfache Beladen von Blechen, ohne die Kabine öffnen zu müssen. Die Verwendung des ID-Tool-Systems verbessere das Werkzeugmanagement bei höheren Werkzeugstandzeiten. Rüstfehler würden durch dieses System ausgeschlossen.

Das Rüsten hat Amada auch weiter im Blick, wenn es um das Abkanten geht. Bei den HG-ATC-Maschinen mit automatischem Werkzeugwechsler hat der japanische Hersteller nach eigenen Angaben Zeiteinsparungen von mehr als 50 % beim Rüsten im Vergleich zu konventionellen Maschinen verzeichnet, teilweise sogar bis zu 80 %. Außerdem hat Amada eine neue Generation von Robotersystemen vorgestellt: die HG-1003 ARs, ausgestattet mit dem Entlademodul AC300. Diese automatisierte Biegezelle zeigt viele Produktivitäts- und Sicherheitsverbesserungen, die man mit einer Abkantpresse erreichen kann.

Bildergalerie
Bildergalerie mit 23 Bildern

Für die Rohrbearbeitung demonstrierte BLM auf der Euroblech die Integration zweier Verfahren zu einem durchgängigen Produktionssystem. Dazu wurden Metallrohre mit der fünfachsigen Laserschneidanlage LT-Free verarbeitet, die zuvor mit dem Rohrbiegesystem Elect80 gebogen worden waren.

(ID:44383145)