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Industrie 4.0
Salvagnini schafft Entwicklungssprung für Losgröße 1
BIEGEAUTOMATEN
25.07.2016 09:10
Salvagnini schafft Entwicklungssprung für Losgröße 1
Losgröße 1 und Großserien ohne Ausschuss: Mit ihrer neuen Biegeautomaten-Software MAC 2.0 hat
Salvagnini eine Materialerkennung entwickelt, die den gesamten Biegeprozess steuert.
LCM
Salvagnini Maschinenbau
Industrie 4.0
Metallbearbeitung
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Maschinenbau
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© Simlinger/LCM
Zehetner beim Inspizieren der Materialerkennung der neuen Biegeautomatengeneration MAC 2.0.
Losgröße 1 und Großserien ohne Ausschuss: Die neue Lean-Generation der Salvagnini-Biegeautomaten
macht ein ambitioniertes Entwicklungsziel endlich zur Realität. Verantwortlich dafür ist eine Materialerkennung,
die den gesamten Biegeprozess steuert. Entwickelt hat diese das Linz Center of Mechatronics (LCM).
Salvagnini hat der neuen Technologie den einprägsamen Namen MAC 2.0 gegeben. Nicht zuletzt dank
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wichtiger Impulse durch das JKU-Institut für Technische Mechanik überzeugt die Lean-Generation der
Biegeautomaten auch mit weiteren Neuerungen: dezentrale Antriebe, reduzierter Energieverbrauch, eine
deutliche Gewichtsreduktion, die Kompensation thermomechanischer Einflüsse, Condition Monitoring, eine
Industrie 4.0-Verknüpfung und der Entfall von Rüstzeiten.
Unterschiedliche Materialchargen kein Problem mehr
„Wir haben hochkomplexe Simulationsmodelle in eine einfache Software übersetzt“, fasst LCM-Geschäftsführer
Gerald Schatz die Entwicklung der automatischen Materialerkennung zusammen. Tatsächlich hat sich das
Smart Automation Team von LCM in zahlreichen Computersimulationen und gezielten Messungen bei
Biegevorgängen mit verschiedensten Blechen auf die Suche nach Gesetzmäßigkeiten in deren mechanischen
Eigenschaften gemacht. „Wenn wir diese Eigenschaften und deren Einfluss auf die Umformung kennen,
können wir den gesamten Biegeprozess so steuern, dass immer das exakt gleiche Endprodukt entsteht. Und
zwar unabhängig von der Stückzahl, der Blechdicke oder der Materialqualität“, skizziert LCM-Entwickler
Christian Zehetner. Der entscheidende Faktor dafür ist die Fließkurve. Sie beschreibt den Zusammenhang
zwischen Spannungen und Dehnungen im Werkstück – im konkreten Fall bei der Biegung. Dafür wurden
Aluminium, rostfreie und hochfeste Stähle ebenso getestet wie unterschiedliche Materialchargen.
„Referenzwerte hatten wir durch spezielle Bleche mit ganz genau definierten Materialeigenschaften“, erklärt
Zehetner.
© Simlinger/LCM
Stolze Partnerschaft: LCM-Geschäftsführer Gerald Schatz mit Salvagnini-Technikchef Wolfgang Kunze. Die
neue Biegemaschinengeneration MAC 2.0 stellt nicht nur sicher, dass Losgröße 1 auf Anhieb exakt gefertigt
wird, sondern auch Großserien – selbst bei unterschiedlichen Materialchargen.
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Millisekundenschnelle Berechnung der Werkzeugbahn
Sämtliche Erkenntnisse aus Simulationen und Materialtests haben die Entwickler schließlich in eine Software –
die Biegeformel – gepackt. Diese steuert den gesamten Biegeprozess vollautomatisch. „Sensoren an den
Antrieben des Biegeautomaten messen binnen Millisekunden, wie das Werkstück auf Druck reagiert und
ermitteln so die Materialeigenschaften“, konkretisiert Zehetner. Dadurch wird schon zu Beginn des
Biegeprozesses ein auf das Material abgestimmter Endpunkt der Werkzeugbahn errechnet. Also jener Punkt,
bis zu dem das eingespannte Werkstück gebogen werden muss, damit es exakt den vorgegebenen
Abmessungen entspricht. „Das ermöglicht die Produktion von Einzelstücken in Losgröße 1“, formuliert LCMGeschäftsführer Gerald Schatz. Tatsächlich stellt MAC 2.0 nicht nur sicher, dass Losgröße 1 auf Anhieb exakt
gefertigt wird, sondern auch bei Großserien – selbst bei unterschiedlichen Materialchargen – minimale
Qualitätsverluste auftreten. Bei hochqualitativen Blechen beträgt der Winkelfehler maximal 0,5 Grad, bei
schlechten Qualitäten maximal 1 Grad. MAC steht für „Material Attitude Correction“ und beschreibt damit die
herausragende Neuerung der neuen Biegeautomaten-Generation. Die theoretischen Grundlagen für diese
Korrektur wurden vom LCM gemeinsam mit dem Institut für Technische Mechanik der Linzer Johannes Kepler
Universität (JKU) unter Leitung von Professor Hans Irschik erarbeitet.
Smarte Instandhaltung inklusive
Weil die Biegeautomaten mitprotokollieren, welche konkreten Kräfte in den Antrieben gewirkt haben, ist auch
eine vorbeugende Wartung möglich. „Salvagnini Biegeautomaten teilen rechtzeitig mit, ob Komponenten
nachjustiert oder getauscht werden müssen“, betont Wolfgang Kunze, Chief Technical Officer (CTO) des
Salvagnini-Werks in Ennsdorf. „Das vermeidet Stillstände und erlaubt es, Wartungsarbeiten außerhalb des
Produktionsprozesses vorzunehmen.“ Als Technischer Leiter des Entwicklungsstandortes lagert Kunze immer
wieder komplexe Entwicklungsprojekte an LCM aus. „Die einzigartige LCM-Kompetenz, marktfähige Lösungen
auf höchstem wissenschaftlichen Niveau zu entwickeln, erhöht die Schlagkraft unserer Entwicklungsarbeit
enorm“, betont Kunze. Rund 40 Salvagnini-Entwickler haben an der Generation Lean mitgearbeitet und noch
weitere wesentliche Verbesserungen erreicht. So konnte etwa ein neues, dezentrales und damit
energiesparendes Antriebskonzept realisiert werden. Jetzt sorgen Elektroaktuatoren mit abgeschlossenen
Hydraulikzylindern für einen punktgenauen und exakt dosierten Biegevorgang. Das hat nicht nur den
Energieeinsatz wesentlich reduziert sondern auch die Abnützung der Biegewerkzeuge. Ein neues
Werkzeugwechsel-System eliminiert Rüstzeiten und erlaubt so auch die verzögerungsfreie Produktion von
Losgröße 1.
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Die Salvagnini Maschinenbau GmbH in Ennsdorf ist der Entwicklungsstandort für Biegeautomaten. Die
österreichische Tochter des italienischen Salvagnini-Konzerns ist die weltgrößte auf Biegeautomaten
spezialisierte Produktionsstätte und peilt heuer mit 370 Mitarbeitern einen Umsatz von € 100 Millionen an.
LCM reduziert Gewicht, JKU kompensiert thermische Effekte
Nach einer genauen Analyse und Neuberechnung ist LCM auch eine deutliche Gewichtsreduktion der
Strukturteile gelungen. „Alleine bei unserem kleinsten Biegeautomaten P2lean konnten so 1.500 Kilogramm
eingespart werden“, freut sich Wolfgang Kunze. „Das senkt die Material- und Fertigungskosten in der
Herstellung und verbilligt den Transport.“ Dem Institut für Technische Mechanik der JKU ist ein wichtiger Schritt
in der Kompensation thermomechanischer Einflüsse gelungen. Da sich während des Produktionsprozesses vor
allem die Antriebe erwärmen, aber auch die Umgebungstemperatur stark schwanken kann, kommt es im
Gesamtsystem zu Wärmedehnungen. „Das verändert natürlich auch die Werkzeugbahn“, präzisiert Prof.
Helmut J. Holl vom Institut für technische Mechanik. „Wir haben ein thermomechanisches Modell errechnet, mit
dem die Wärmedehnung kompensiert und die Biegequalität stabilisiert werden kann.“
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