Zerspanungswerkzeuge – ein Trendbericht

Zerspanungswerkzeug-Hersteller im Spagat zwischen heute und morgen

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Wertschöpfungshoffnung Digitalisierung

Im Zuge der Digitalisierung, also der Erfassung und Nutzung von Daten, reihen sich Präzisionswerkzeuge in die vernetzte Fertigung ein und werden zum Schlüssel für künftige Effizienzsteigerungen und neue Geschäftsmodelle. Die Zerspanungswerkzeuge bestehen zukünftig aus Hardware, zugehörigen Daten sowie Services. Im Einstellraum werden heute bereits viele Daten erhoben, die es zu analysieren und weiterzuleiten gilt. Darüber hinaus muss das Werkzeug selbst intelligent gemacht werden. Im Konzept der vernetzten Fertigung weiß das Werkzeug in Zukunft selbst, wo es sich befindet, welche Länge es hat und wer es zuletzt verwendet hat. Das Werkzeug teilt alle relevanten Informationen, die sonst über viele Schnittstellen zustande kommen und häufig manuelles Eingreifen erfordern, anderen Bereichen mit. Zudem können durch Sensoren in Echtzeit Daten über Prozesskräfte erhoben und der Zustand des Werkzeugs transparent gemacht werden. So kann auf Veränderungen des Werkzeugs reagiert werden, noch bevor Materialfehler oder Verschleiß zu Schäden und Ausschuss führen [m+w 2016]. In Verbindung mit Digitalisierung und Automatisierung bestehen viele neue Wertschöpfungsmöglichkeiten. Bei Verfügbarkeit aller Daten kann bei Nutzung eines bestimmten Werkzeugs eine Pay-per-Use-Abrechnung angeboten werden, bei der der Kunde pro Einsatz eines Werkzeugs zur Herstellung eines Produkts eine Gebühr bezahlt, wobei sogar zentimetergenau nach Schnittweg oder Bohrtiefe abgerechnet werden kann [GRO 2017].

Hemmnisse für eine fortschreitende Digitalisierung liegen vor allem noch im Fehlen standardisierter und herstellerübergreifender Schnittstellen zur Vernetzung der einzelnen Komponenten des Gesamtsystems, im Idealfall auch unternehmensübergreifend. Zudem besteht bei vielen Unternehmen Skepsis ungeachtet der offensichtlichen Vorteile, die mit der Digitalisierung der Prozesskette einhergehen. Dies betrifft vor allem Fragen der Datensicherheit, da Betriebe die Gefährdung des eigenen Know-hows befürchten. Trotz aller Bedenken muss sich die Branche jedoch im Klaren sein, dass die Digitalisierung für die Zerspanungsindustrie die Grundlage bildet, um in Zukunft ressourcenschonend, flexibel und produktiv Maschinen betreiben zu können [W+B 2018].

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Additive Verfahren bereichern die Szene

Für die industrielle Fertigung stellen die konstruktiven Gestaltungsmöglichkeiten der additiven Fertigung ein enormes Potential dar. Im Hinblick auf die Zerspanungswerkzeug-Branche sind dabei zwei Richtungen zu betrachten: Potentiale additiv gefertigter Zerspanungswerkzeuge einerseits sowie Risiken der Substitution spanender Fertigung durch additive Verfahren. Welche Herausforderungen sich für die Zerspanungswerkzeug-Branche ergeben, zeigt die vom Verein Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken (VDW) in Auftrag gegebene Studie „Additive Manufacturing – Potenziale und Risiken aus dem Blickwinkel der deutschen Werkzeugmaschinenindustrie“. Hinsichtlich des technologischen Fortschritts, der verwendeten Materialien sowie entsprechender Einsatzgebiete ist das für die Zerspanungswerkzeug-Branche wichtigste Ergebnis der Untersuchung, dass trotz Zuwachsraten von 40 % für additive Verfahren in den kommenden Jahren weniger als 1 % der bestehenden zerspanenden Technologien durch additive Verfahren verdrängt werden. Damit wird es in naher Zukunft zu keinen gravierenden Veränderungen für die Branche kommen. Hindernisse für eine größere Marktdurchdringung liegen insbesondere in den Kosten, der Bearbeitungszeit sowie der notwendigen spanenden Nachbearbeitung additiv gefertigter Bauteile [BEC 2016, VDMA 2019]. Additive Verfahren finden daher derzeit vorzugsweise für Prototypen, kleine Losgrößen und die individualisierte Anfertigung komplexer Bauteile Anwendung.

Eine ausführliche Darstellung der Potentiale, die die Additive Fertigung für die Herstellung von Zerspanungswerkzeugen bietet, erfolgt in einem weiteren Beitrag zum Thema „Neue Fertigungstechnologien für Zerspanungswerkzeuge“, der demnächst im Umfeld des Fachmediums MM Maschinenmarkt publiziert werden wird.

Zuversichtlicher Blick in die Zukunft

Die deutsche Zerspanungsindustrie konnte nach wirtschaftlichen Einbußen in den Krisenjahren 2009/2010 im Geschäftsjahr 2018 erneut deutliche Umsatzsteigerungen erwirtschaften und ihre Spitzenposition auf den Weltmärkten behaupten. Dennoch sieht sich die Branche großen Herausforderungen gegenübergestellt, die unter anderem aufgrund von Veränderungen in der industriellen Fertigung durch Elektromobilität, Digitalisierung und additiver Fertigung ausgelöst werden. Ein Blick auf die führenden Unternehmen zeigt, dass diese Veränderungen aber nicht zu einer Disruption der Branche geführt haben. Die Hersteller von Zerspanungswerkzeugen agieren vielmehr innovativ und flexibel am Markt und begreifen die Herausforderungen der neuen Technologien als Chance, die Technologieführerschaft der deutschen Zerspanungsindustrie im globalen Wettbewerb zu sichern.

Danksagung:

Das „Innovationsforum Zerspanungswerkzeuge – Neue Technologien für neue Herausforderungen“ des Fraunhofer IPA wurde im Rahmen der „Innovationsforen Mittelstand“ mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. Die Autoren danken dem BMBF für die gewährte Förderung und allen beteiligten Unternehmen für die Unterstützung.

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