Die vollautomatische Rohrbiegeanlage vereint vorgelagerte und nachgelagerte Prozesse und kombiniert so schnelle, fehlerfreie Bearbeitung, Wiederholgenauigkeit und Sicherheit. Diese Integration kann zwar jedem Hersteller zugutekommen, ist aber besonders attraktiv für Unternehmen im aufstrebenden, aber wettbewerbsintensiven Bereich der Elektrofahrzeugproduktion.
Elektrofahrzeuge sind nichts Neues. Anfang des 20. Jahrhunderts, mit dem Aufkommen von Elektro-, Dampf- und benzinbetriebenen Fahrzeugen, war die Elektromobilität mehr als nur ein Nischenmarkt. Obwohl Benzinmotoren sich in dieser Phase durchgesetzt haben, ist die Batterietechnologie zurück und wird sich dauerhaft etablieren. Da viele Städte weltweit künftige Verbote für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor ankündigen und viele Länder ihre Absicht bekunden, den Verkauf solcher Fahrzeuge zu verbieten, werden alternative Antriebe die Automobilindustrie dominieren. Es ist nur eine Frage der Zeit.
Die Verkaufszahlen belegen, dass Fahrzeuge mit alternativen Antrieben seit Jahren an Bedeutung gewinnen. Laut der US-Umweltschutzbehörde (EPA) lag der Marktanteil von Elektrofahrzeugen, Plug-in-Hybriden (PHEVs), Brennstoffzellenfahrzeugen und anderen Hybridfahrzeugen (außer PHEVs) in den USA im Jahr 2020 bei 7 %. Vor 20 Jahren existierte dieser Markt kaum. Die Zahlen des Kraftfahrt-Bundesamts (KBA) sprechen für sich: Der Anteil von Fahrzeugen mit alternativen Antrieben an allen Neuzulassungen in Deutschland lag zwischen Januar und November 2021 bei fast 35 %. Im gleichen Zeitraum betrug der Anteil rein elektrischer Fahrzeuge (BEVs) rund 11 %. Besonders deutlich ist das Wachstum von Elektrofahrzeugen in Deutschland bei Pkw. In diesem Segment lag der Anteil von Elektrofahrzeugen an allen Neuzulassungen im Gesamtjahr 2020 bei 6,7 %. Von Januar bis November 2021 stieg dieser Anteil sprunghaft auf über 25 %.
Dieser Wandel bringt tiefgreifende Veränderungen für Automobilhersteller und ihre gesamte Lieferkette mit sich. Leichtbau ist ein zentrales Thema – je leichter das Fahrzeug, desto weniger Energie wird benötigt. Dies erhöht auch die Reichweite, was insbesondere für Elektrofahrzeuge entscheidend ist. Dieser Trend hat auch zu veränderten Anforderungen an die Rohrbiegung geführt, mit einer steigenden Nachfrage nach kompakten und leistungsstarken Bauteilen, insbesondere dünnwandigen Rohren aus hochfesten Werkstoffen. Leichtbaumaterialien wie Aluminium und kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe sind jedoch oft teurer und schwieriger zu verarbeiten als herkömmlicher Stahl. Damit verbunden ist der drastische Anstieg der Verwendung von Formen, die nicht rund sind. Leichtbaukonstruktionen erfordern zunehmend komplexe, asymmetrische Formen mit unterschiedlichen Querschnitten.
In der Automobilfertigung ist es üblich, runde Rohre zu biegen und sie anschließend hydrogeformt in ihre endgültige Form zu bringen. Dies funktioniert bei Stahllegierungen, kann aber bei anderen Materialien problematisch sein. Beispielsweise lässt sich kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff im kalten Zustand nicht biegen. Erschwerend kommt hinzu, dass Aluminium mit der Zeit aushärtet. Das bedeutet, dass Aluminiumrohre oder -profile bereits wenige Monate nach ihrer Herstellung nur schwer oder gar nicht mehr gebogen werden können. Ist der gewünschte Querschnitt nicht kreisförmig, ist es zudem deutlich schwieriger, vordefinierte Toleranzen einzuhalten, insbesondere bei Aluminium. Schließlich ist der Ersatz herkömmlicher Kupferkabel durch Aluminiumprofile und -stäbe für die Stromleitung ein wachsender Trend und stellt eine neue Herausforderung beim Biegen dar, da die Bauteile über eine Isolierung verfügen, die beim Biegen nicht beschädigt werden darf.
Die Umstellung auf Elektrofahrzeuge führt zu Veränderungen im Design von Rohrbiegemaschinen. Traditionelle Standard-Rohrbiegemaschinen mit vordefinierten Leistungsparametern weichen produktspezifischen Maschinen, die an die Bedürfnisse der Hersteller angepasst werden können. Biegeleistung, geometrische Maße (wie Biegeradius und Rohrlänge), Werkzeugraum und Software werden so optimiert, dass sie den spezifischen Prozess- und Produktanforderungen des Herstellers besser entsprechen.
Dieser Wandel ist bereits im Gange und wird sich weiter verstärken. Damit diese Projekte realisiert werden können, benötigt der Systemlieferant die notwendige Expertise in der Biegetechnik sowie das erforderliche Wissen und die Erfahrung in der Werkzeug- und Prozessentwicklung, die von Beginn der Maschinenkonstruktionsphase an integriert werden müssen. Beispielsweise sind komplexe Werkzeugformen erforderlich, um Aluminiumprofile mit unterschiedlichen Querschnitten herzustellen. Daher gewinnt die Entwicklung und optimierte Konstruktion solcher Werkzeuge zunehmend an Bedeutung. Darüber hinaus erfordert das Biegen von CFK einen Mechanismus, der nur geringe Wärmemengen zuführt.
Der zunehmende Kostendruck in der Automobilindustrie macht sich auch in der gesamten Lieferkette bemerkbar. Kurze Durchlaufzeiten und höchste Präzision sind wichtiger denn je. Unternehmen, die wettbewerbsfähig bleiben wollen, müssen ihre Ressourcen effizient einsetzen. Dies betrifft nicht nur Zeit und Material, sondern auch Personal, insbesondere die Kernbelegschaft in der Fertigung. Benutzerfreundliche und zuverlässige Prozesse sind in diesem Bereich ein Schlüsselfaktor für mehr Kosteneffizienz.
Rohrhersteller und OEMs, die die Rohrfertigung intern durchführen, reagieren auf den ständigen Kostendruck und andere Anforderungen mit der Suche nach Hochleistungsmaschinen, die ihre Bedürfnisse präzise erfüllen. Moderne Abkantpressen benötigen eine mehrstufige Technologiestrategie mit Funktionen wie anpassbaren Mehrradius-Biegewerkzeugen, die einfaches und präzises Biegen auch bei sehr kurzen Rohrlängen ermöglichen. Diese Entwicklung in der Biegetechnologie kommt insbesondere bei der Fertigung von Rohrkomponenten mit mehreren Radien, bei Biege-in-Biege-Systemen und anderen komplexen Rohrsystemen zum Tragen. Maschinen für komplexe Biegungen können die Zykluszeiten verkürzen; für Hersteller mit hohem Produktionsvolumen können selbst wenige Sekunden Zeitersparnis pro Bauteil die Produktionseffizienz erheblich steigern.
Ein weiterer Schlüsselfaktor ist die Interaktion zwischen Bediener und Maschine. Die Technologie muss den Anwender bestmöglich unterstützen. Beispielsweise ermöglicht die Integration des Biegewerkzeug-Rückzugs – bei dem Biegewerkzeug und Schwenkarm unabhängig voneinander arbeiten – der Maschine, verschiedene Rohrgeometrien während des Biegevorgangs anzupassen und zu positionieren. Ein weiteres Programmier- und Steuerungskonzept bereitet die Welle für die nächste Biegung vor, während die aktuelle Biegung noch läuft. Dies erfordert zwar eine Steuerung, die die Interaktion der Achsen kontinuierlich und automatisch überwacht, um deren Bewegungen zu koordinieren, der Programmieraufwand zahlt sich jedoch aus: Die Zykluszeiten werden je nach Bauteil und gewünschter Rohrgeometrie um 20 bis 40 Prozent reduziert.
Angesichts des Wandels hin zu alternativen Antriebstechnologien ist Automatisierung wichtiger denn je. Hersteller von Rohrbiegemaschinen müssen sich auf umfassende Automatisierung und die Integration von Arbeitsabläufen jenseits des Biegens konzentrieren. Dies gilt nicht nur für Rohrbiegungen in der Großserienfertigung, sondern zunehmend auch für die Kleinserienfertigung.
Moderne Abkantpressen für Großserienhersteller, wie die CNC 80 E TB MR von Schwarze-Robitec, sind ideal für die Anforderungen von Herstellern in der Automobilzulieferkette. Eigenschaften wie kurze Zykluszeiten und hohe Ressourceneffizienz sind entscheidend, und viele Hersteller setzen auf Optionen wie Schweißnahtinspektion, integrierte Abtrennung und Roboterschnittstellen.
Bei der vollautomatischen Rohrbearbeitung müssen die verschiedenen Prozessschritte zuverlässig, fehlerfrei, wiederholbar und schnell ablaufen, um eine gleichbleibende Qualität der Biegeergebnisse zu gewährleisten. Vor- und nachgelagerte Bearbeitungsschritte, einschließlich Reinigung, Biegen, Montage, Endenformung und Messung, müssen in eine solche Biegeeinheit integriert sein.
Auch Handhabungsgeräte wie Roboter und zusätzliche Komponenten wie Rohrhandhabungsgeräte müssen integriert werden. Die Hauptaufgabe besteht darin, die für die jeweilige Anwendung am besten geeigneten Prozesse zu ermitteln. Je nach Herstellervorgaben kann beispielsweise ein Bandförderer, ein Kettenförderer, ein Hubförderer oder ein Schüttgutförderer das richtige System für eine Rohrzuführung sein. Einige Abkantpressenhersteller erleichtern die Integration durch proprietäre Steuerungssysteme, die mit dem ERP-System des OEM zusammenarbeiten.
Obwohl jeder zusätzliche Schritt die Prozesskette verlängert, entsteht für den Anwender keine Verzögerung, da die Zykluszeit im Allgemeinen gleich bleibt. Der größte Unterschied in der Komplexität dieses Automatisierungssystems liegt in den strengen Steuerungsanforderungen, die für die Integration der Biegeeinheit in die bestehende Produktionskette und das Unternehmensnetzwerk erforderlich sind. Daher müssen Rohrbiegemaschinen für Industrie 4.0 gerüstet sein.
Insgesamt ist die Integration der wichtigste Faktor. Es ist entscheidend, dass OEMs mit Maschinenbauern zusammenarbeiten, die über umfangreiche Erfahrung in der Entwicklung von Maschinen verfügen, die mit den verschiedenen Subsystemen in einem vollautomatisierten Fertigungsprozess kompatibel sind.
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