Blechverarbeitung Produktion von der Rolle

Die Technik des digitalen Zwillings ermöglichte es Trumpf in Zusammenarbeit mit Siemens, eine hochautomatisierte Laseranlage zu entwickeln. So können in Großserie direkt von der Rolle mit noch weniger Abfall beliebige Blechstücke hergestellt werden. Das spart 30 Prozent Material ein.

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Trumpf hat gemeinsam mit Siemens und weiteren Partnern eine hochautomatisierte Laseranlage für die Blechbearbeitung entwickelt. Im Bild ist die Entnahmestelle zu sehen, bei der zwei Mitarbeiter dabei sind, die Anlage für ihren vollautomatischen Einsatz vorzubereiten.
Trumpf hat gemeinsam mit Siemens und weiteren Partnern eine hochautomatisierte Laseranlage für die Blechbearbeitung entwickelt. Im Bild ist die Entnahmestelle zu sehen, bei der zwei Mitarbeiter dabei sind, die Anlage für ihren vollautomatischen Einsatz vorzubereiten.
(Bild: Trumpf Group)

Im Rahmen einer Kundenveranstaltung, hat Trumpf am Standort in Neukirch eine Laserblanking-Anlage zum Schneiden von Blech vorgestellt. Mit ihr ist es möglich, bis zu 25 Tonnen aufgerolltes Blech ohne menschliches Zutun vollständig zu verarbeiten. Die Anlage ist besonders für Großserienhersteller wie Automobilzulieferer und- hersteller interessant. Genauso gut eignet sie sich für Schaltschrankhersteller, Aufzugproduzenten oder Hersteller von Lüftungs- und Klimaanlagen. Auf einer Pressekonferenz, die vor Ort und online stattfand, erläuterte der für die Anlage zuständige Projektverantwortliche Oliver Müllerschön von Trumpf: „Eigentlich nutzen Hersteller von Großserien oft Pressen zur Blechbearbeitung. Für jede kleine Anpassung ihrer Komponenten brauchen sie dann aber ein angepasstes oder gar neues Werkzeug, was viel Zeit in Anspruch nimmt und Geld kostet. Weil die Stückzahlen einzelner Serien in vielen Bereichen der Industrie deutlich zurückgehen, ist eine solche Umstellung kosten- und zeitintensiv. Mit dem Laser funktionieren solche Umstellungen ohne neues Werkzeug und damit deutlich flexibler, einfacher, schneller und preisgünstiger.“ Dazu komme derzeit eine steigende Variantenvielfalt, die dann noch mehr Werkzeuge notwendig mache. „Früher gab es zum Beispiel bei den Fahrzeugherstellern drei Autovarianten, heute gibt es zig Ausführungen und Derivate und neuerdings auch noch die E-Mobilität mit mehreren Fahrzeugvarianten“, erläutert Müllerschön. Die Vielfalt steigt also. Dies gilt nicht nur für die Automobilwelt. In vielen Branchen geht der Trend zu kleineren Losgrößen. Deshalb hat man sich bei Trumpf Gedanken dazu gemacht, wie man trotz kleinerer Lose wirtschaftlich Bleche verarbeiten kann. „Hier schlägt die Stunde des Laserblanking-Systems“, erklärt Müllerschön, „denn wenn ich viele unterschiedliche Bauteile herstellen muss, benötige ich bisher jeweils ein Werkzeug, das hergestellt, aufbewahrt und gepflegt werden muss.“ Die Kosten dafür entfallen nun gänzlich. Arnim Brüchle, Geschäftsführer der Trumpf Sachsen GmbH fasst die Vorteile der Anlage zusammen: „Die Laserblanking-Anlage produziert alle möglichen Blechteile hocheffizient aus einer quasi unendlichen Rolle mit den ganzen Vorzügen der Vollautomatisierung und ermöglicht so die optimale Blechausbeute.“

Die Anlage hat Trumpf nicht alleine entwickelt. Nur in Kooperation mit den Unternehmen Siemens, das die elektrischen Automatisierungskomponenten und die Kenntnisse zur Digitalisierungstechnik sowie dem Unternehmen Arku, das die Kenntnisse und die Technik zum Ausrichten des Bleches beisteuerte, war es möglich, die Anlage zu entwickeln. Das Richtmaschinenspezialist Arku entwickelte das Lademodul. Es fasst Coils mit bis zu 2150 Millimeter Breite und lässt sich mit verschiedenen Materialien bestücken.

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Laut Müllerschön sei während der Projektierungsphase, an der alle Projektverantwortlichen an einem Strang zogen, oft nicht mehr erkennbar gewesen, wer bei welchem Unternehmen arbeitet. Alle hatten nur das Ziel, die Anlage bestmöglich zum Laufen zu bringen.

Weniger Materialeinsatz heißt nachhaltiger produzieren

Im Vergleich zu herkömmlichen Pressen zur Blechbearbeitung, die einzelne Tafelbleche verarbeiten, reduzieren sich mit dieser Anlage die Bau- und Logistikkosten deutlich. Die Werkzeugkosten entfallen, das Material kann wegen des langen Blechbandes besser genutzt werden und die Montagekosten reduzieren sich. Dazu kommt, dass durch die flexible Produktion die Rentabilität deutlich ansteigt. Der veränderte Materialfluss im Vergleich zu herkömmlichen 2D-Lasermaschinen führe auch zu deutlich kleineren Taktzeiten und durch die großen Produktionsserien ergeben sich weitere Automatisierungsmöglichkeiten.

Die Blechteile lassen sich durch unterschiedliche Winkelanordnungen aller Konturen im Vergleich zu konventionelle Pressenlinien optimal verschachteln. Damit lassen sich laut Trumpf bis zu 30 Prozent Material einsparen. Die Anlage ist für den Dünnblechbereich ausgelegt und schafft Blechdicken bis zu vier, je nach Coil-Breite auch bis zu sechs Millimeter.

Automatisierung sorgt für niedrigere Taktzeiten

Beim Schneiden des Blechs sorgt beispielsweise das neuartige Blechtransportsystem für einen besonders schnellen Materialdurchlauf, sodass sich die Produktivität laut Trumpf deutlich erhöht. Zudem nutzt die Anlage viele Funktionen von Trumpf. Beispielsweise sorgt „Smart Collision Prevention“ dafür, dass verkippte Blechteile den Laserschneidkopf nicht beschädigen. Die Funktion „Highspeed Eco“ sorgt für überdurchschnittliche Geschwindigkeit beim Schneidprozess. Die gesamte Anlage lässt sich vom Coil bis zur Ablage der Blechteile auf Paletten von einem Bedienmodul aus überwachen und steuern. Die Entnahme- und die Ablagepositionen des Blechs werden beispielsweise automatisch programmiert und auf dem Bildschirm angezeigt. Das tragbare Bedienmodul lässt sich für Einrichtungs- und Servicezwecke an allen zentralen Punkten der Anlage nutzen.

Roboter übernehmen das Entladen

Ein Roboter zum Entladen des Gesamtsystems sorgt für schnelles und zuverlässiges Entnehmen der Blechteile. Die Software TruTops Boost berechnet die Eingangsdaten für vorgefertigte Zyklen/Teileprogramme, die auf der Sinumerik ablaufen. Der Anwender muss sich deshalb nicht um spezifische Roboterbewegungen oder deren Programmierung kümmern. Dadurch sind keine besonderen Vorkenntnisse oder Schulungen für das Handling des Roboters notwendig.

Für die Steuerung der Entladung, bestehend aus Tragleistenband und Roboter, kooperierte Trumpf mit Siemens. Hierbei kommt unter anderem die Steuerungssoftware CNC Sinumerik One zum Einsatz, die vollständig im TIA-Portal von Siemens integriert ist. Das TIA-Portal bildet den zentralen Bestandteil eines durchgängig digitalen Engineering-Prozesses. Mit den Daten aus dem TIA-Portal lässt sich via Create MyVirtual Machine der digitale Zwilling der Automatisierung abbilden. Durch das digitale Abbild der Steuerung, des Maschinenverhaltens sowie der Kinematik lässt sich die Anlage direkt aus dem TIA-Portal heraus virtuell testen und in Betrieb nehmen.

Auf Nachfrage des MM Maschinenmarkts sagt Dr. Florian Lorenz von Siemens: „Der digitale Zwilling hat das ganze erst möglich gemacht. Er hat uns besonders geholfen, insbesondere was die Maschinenzeiten anbelangt, beispielsweise, ob der Roboter links herum dreht oder rechts herum arbeiten soll. Zudem ist der digitale Zwilling die Datenbasis des gesamten Systems. Insgesamt gesehen konnten wir dadurch bei der Entwicklung einfach Zeit einsparen.“ Auch von der Maschine gab es bereits einen digitalen Zwilling.

Hauptsächlich habe man sich bei der Materialentnahme mit dem digitalen Zwilling beschäftigt. Also welche Varianten der Automatisierung hier am ehesten zum Tragen kommen und nicht zuletzt könne man auch die Kunden miteinbeziehen. Mit dem digitalen Zwilling konnte den Kunden vor Ort gezeigt werden, in welche Richtung man bei Ihnen eine solche Anlage aufbauen könnte. Dazu könne man auch zeigen, wie man als Endkunde den digitalen Zwilling zum Beispiel mit Sinumerik Edge nutzen kann .

Mehr Leistung bei schnellerer Markteinführung

„Die Sinumerik One ist das Kernelement für die globale Transformation der Werkzeugmaschinenindustrie und für eine zukunftssichere Fertigung in der zunehmend digitalisierten Industrie. Durch das nahtlose Zusammenspiel von virtuellem und realem Portfolio ermöglicht die Sinumerik One Maschinenbauenden wie Trumpf eine signifikante Reduzierung der Markteinführungszeiten, und Anwendenden eine Steigerung der Maschinenperformance“, ist Uwe Ruttkamp, Leiter Machine Tool Systems bei Siemens, überzeugt.

Interessenten müssen sich jedoch noch etwas gedulden. Der Verkauf der Anlage soll 2022 starten.

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Über den Autor

Dipl.-Ing. (FH) Reinhold Schäfer

Dipl.-Ing. (FH) Reinhold Schäfer

Redakteur, MM MaschinenMarkt