Blechverarbeitung Produktion von der Rolle

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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 weniger Abfall beliebige Blechstücke hergestellt werden. Das soll 30 Prozent Material einsparen.

Trumpf hat am Standort in Neukirch eine Laserblanking-Anlage zum Schneiden von Blech vorgestellt. Mit ihr sei es möglich, bis zu 25 Tonnen aufgerolltes Blech ohne menschliches Zutun vollständig zu verarbeiten. Dabei sei die Anlage besonders für Großserienhersteller interessant. „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“, erläuterte der für die Anlage zuständige Projektverantwortliche Oliver Müllerschön.

Dazu komme derzeit eine steigende Variantenvielfalt, die noch mehr Werkzeuge notwendig mache. „Früher gab es bei den OEMs drei Autovarianten, heute gibt es zig Ausführungen und Derivate und neuerdings auch noch die E-Mobilität“, sagte Müllerschön. Diese Vielfalt gelte aber nicht nur für die Automobilwelt. In vielen Branchen gehe der Trend zu kleineren Losgrößen. Deshalb habe man sich bei Trumpf Gedanken dazu gemacht, wie man trotz kleinerer Lose wirtschaftlich Bleche verarbeiten könne.

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„Hier schlägt die Stunde des Laserblanking-Systems“, erklärte 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 entfielen nun gänzlich. Arnim Brüchle, Geschäftsführer der Trumpf Sachsen GmbH fasst die vermeintlichen 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, sei es möglich gewesen, die Anlage zu entwickeln. Der Richtmaschinenspezialist Arku entwickelte das Lademodul. Es fasst Coils mit bis zu 2.150 Millimeter Breite und lässt sich mit unterschiedlichen Materialien bestücken.

Geringerer Materialeinsatz

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

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Die Blechteile lassen sich nach eigenen Angaben durch unterschiedliche Winkelanordnungen aller Konturen im Vergleich zu konventionelle Pressenlinien optimal verschachteln. Damit könne man 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 das neuartige Blechtransportsystem für einen besonders schnellen Materialdurchlauf, sodass sich die Produktivität laut Trumpf deutlich erhöht. Zudem nutze die Anlage weitere Funktionen des Hauses: Beispielsweise sorge „Smart Collision Prevention“ dafür, dass verkippte Blechteile den Laserschneidkopf nicht beschädigen. Und die Funktion „Highspeed Eco“ sorge für eine 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 Ablagepositionen des Blechs werden automatisch programmiert und auf dem Bildschirm angezeigt. Das tragbare Bedienmodul lässt sich für Einrichtungs- und Servicezwecke an allen zentralen Punkten der Anlage nutzen.

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Roboter übernehmen das Entladen

Ein Roboter zum Entladen des Gesamtsystems soll das schnelle und zuverlässige Entnehmen der Blechteile ermöglichen. Die Software „TruTops Boost“ berechnet die Eingangsdaten für vorgefertigte Zyklen beziehungsweise Teileprogramme. Der Anwender müsse sich deshalb nicht um spezifische Roboterbewegungen oder deren Programmierung kümmern. Dadurch seien 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 sogenannten TIA-Portal von Siemens integriert ist. Dieses bildet den zentralen Bestandteil eines durchgängig digitalen Engineering-Prozesses.

Mit den Daten aus dem TIA-Portal lässt sich der digitale Zwilling der Automatisierung abbilden. Dadurch könne man die Anlage direkt aus dem Portal heraus virtuell testen und in Betrieb nehmen. „Der digitale Zwilling hat das ganze erst möglich gemacht. Er hat uns besonders geholfen, etwa 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 viel Zeit einsparen“, erläuterte Florian Lorenz von Siemens.

Interessenten müssen sich allerdings noch etwas gedulden. Der Verkauf der Anlage soll erst im Jahr 2022 starten.

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