Zerspanungswerkzeuge – ein Trendbericht

Zerspanungswerkzeug-Hersteller im Spagat zwischen heute und morgen

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Das sind die branchenbewegenden Trends:

Für die spanende Bearbeitung sind Hartmetalle gegenwärtig die dominierenden Schneidstoffe, die mit Metallkarbiden wie Tantal-, Titan- und Wolframcarbid als Härteträger und einem die Zähigkeit bestimmenden Bindemetall, üblicherweise Kobalt, Nickel oder Molybdän hergestellt werden [COR 2013].

Für die deutsche Zerspanungswerkzeug-Herstellung kommt daher der sicheren Rohstoffversorgung eine besondere Bedeutung zu. Laut der Rohstoffliste der deutschen Rohstoffagentur [DERA 2016] sind die Hartmetalle der Risikogruppe 3 zuzurechnen, die knapp und selten sind und durch die Monopolstellung der einzelnen Anbieter potentiell hohe Preis- und Lieferrisiken aufweisen. Die Hauptvorkommen dieser Metalle finden sich einerseits in politisch unsicheren Ländern wie Ruanda oder aber in China, das über 80 % des internationalen Wolfram-Marktes kontrolliert und die Ausfuhr des strategischen Metalls drosselt [MAY 2010], um einen Wettbewerbsvorteil gegenüber der internationalen Konkurrenz zu gewinnen. Der Preis des hauptsächlich zur Härtung von Werkzeugen und zur Herstellung robuster Legierungen verwendeten Metalls hat im Jahr 2018 einen Höchststand von 352 USD/MTU erzielt [BÖR 2018].

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Eine vergleichbare Preisentwicklung ist auch für das Bindermetall Kobalt zu beobachten, das eine zentrale Rolle bei der Herstellung von Superlegierungen, Hartmetallen und Magneten einnimmt. Mittlerweile werden bereits 40 % der globalen Kobaltproduktion für die Herstellung von Lithium-Ionen verwendet. Mit wachsender Elektromobilität werden die Kobaltbedarfe noch zunehmen. Die steigende Kobaltnachfrage hat in den letzten 24 Monaten zu einer Vervierfachung des Preises auf 90.000 USD/t geführt [DERA 2018].

Um den Technologiestandort Deutschland zu sichern und sich unabhängiger von den Rohstoffmärkten zu machen, müssen langfristig Ausweichstrategien entwickelt werden, die die Rohstoffnachfrage diversifizieren [IWD 2017]. Für die Zerspaner sind steigende Rohstoffpreise zwar ein Problem, doch ergeben sich Einsparpotenziale als Folge von Effizienzsteigerungen durch optimal ausgelegte Werkzeugkonzepte.

Verschiebungen durch die Elektromobilität

Die Zukunft der Mobilität stellt die Zerspanungsindustrie vor tiefgreifende Disruptionen. In Abhängigkeit von den unterschiedlichen Konzeptlösungen werden sich die Zerspanungshauptzeiten bei der Produktion alternativer Antriebsstränge im Vergleich zur Fertigung konventioneller Antriebe deutlich verringern. Zwar erhöhen sich im Fall des (Plug-In-)Hybridantriebs die Zerspanungsanteile um etwa 24 % gegenüber einem Verbrennungskraftmotor (VKM), da neben dem elektrischen Antrieb auch ein Verbrennungsmotor verbaut wird, gleichzeitig können sich die Zerspanungszeiten durch den Trend in Richtung Downsizing wieder auf das Niveau des konventionellen VKM-Antriebs reduzieren. Beim reinen Elektroauto verringert sich die Zerspanleistung für den Antriebsstrang gravierend, da viele Komponenten des konventionellen Antriebstrangs entfallen und lediglich Zerspanungsarbeiten am Elektromotor und Getriebe anfallen. Dies führt zu einer Reduzierung der Zerspanungshauptzeiten von über 72 % [ABE 2009].

Die Folgen der Mobilitätskonzepte für die Zerspanungswerkzeug-Branche beleuchtet die VDMA-Studie „Antrieb im Wandel“. Die Studie entwirft Marktszenarien für zukünftige Antriebskonzepte für Autos, Nutzfahrzeuge und mobile Maschinen auf den Schlüsselmärkten Nordamerika, Europa und Asien bis ins Jahr 2030, um daraus Schlussfolgerungen für die benötigten Komponenten und Anforderungen an die Fertigungsprozesse zu ziehen. Auch zeigt sie, dass sich Hybridisierung und Elektrifizierung auf den Schlüsselmärkten durchsetzen werden. Solange jedoch signifikante Verbesserungen in den Bereichen Batterietechnik und Infrastruktur ausbleiben, wird sich die Marktdurchdringung mit reinen Elektrofahrzeugen hinauszögern. Diese Trends belegt die VDMA-Studie, die bis 2030 einen Anstieg produzierter Fahrzeuge von gegenwärtig 93 Millionen auf 120 Millionen prognostiziert, wobei der VKM erst zwischen 2025 und 2030 ein Maximum von 100 Millionen erreichen wird. Während in diesem Zeitraum die Anzahl verkaufter Verbrennungsmotoren auf den Schlüsselmärkten um 10 % gegenüber 2016 zurückgehen wird, wird für die weniger reifen Märkte ein Absatzwachstum von rund 12 % erwartet. Auch in anderen Anwendungen wie bei schweren Nutzfahrzeugen ist der Verbrenner momentan ohne Alternative [VDMA 2018]. Dennoch werden die Antriebsalternativen wie Downsizing beim Verbrennungsmotor, Hybrid oder voll elektrifiziert zu neuer Marktdynamik und Neuausrichtung der auf Automotive fokussierten Unternehmen der Zerspanungsbranche führen.

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