全自動チューブ曲げユニットは、上流工程と下流工程を統合し、高速でエラーのない処理、再現性、安全性を兼ね備えています。この統合はあらゆるメーカーにメリットをもたらしますが、特に、初期段階でありながら競争の激しい電気自動車製造の分野に携わるメーカーにとって魅力的です。
電気自動車（EV）は目新しいものではありません。1900年代初頭、電気自動車、蒸気自動車、ガソリン自動車の登場により、電気自動車技術はニッチ市場以上のものでした。ガソリンエンジンがこのラウンドで勝利しましたが、バッテリー技術が戻ってきて、定着しています。世界中の多くの都市が化石燃料で動く自動車の将来的な禁止を発表し、多くの国がそのような車両の販売を禁止する意向を発表しているため、代替のパワートレインが自動車業界を支配するようになります。それは時間の問題です。
販売実績を見ると、代替燃料をベースにした車が何年も前から普及してきている。環境保護庁によると、2020年の米国市場は、電気自動車、プラグインハイブリッド電気自動車（PHEV）、燃料電池車、PHEV以外のハイブリッド車が全体の7％を占めた。この市場は20年前にはほとんど存在しなかった。ドイツ連邦自動車運輸局の数字がそれを物語っている。2021年1月から11月までにドイツで新規登録された全車両のうち、代替パワートレインを搭載した車両の割合は35％近くに達する。この期間中、新規登録されたBEVの割合は約11％だった。乗用車の観点から見ると、ドイツにおける新しい電気自動車の成長は特に顕著である。この分野では、2020年通年の新規登録乗用車のうちEVの割合は6.7％だった。2021年1月から11月まで、この割合は25％以上に急増した。
この変化は、自動車メーカーとそのサプライ チェーン全体に劇的な変化をもたらします。軽量構造がテーマで、車両が軽いほど、必要なエネルギーが少なくなります。これにより、電気自動車にとって重要な航続距離も伸びます。この傾向はパイプ曲げの要件の変化にもつながり、コンパクトで高性能な部品、特に高強度材料で作られた薄肉パイプの需要が高まっています。ただし、アルミニウムや炭素繊維強化プラスチックなどの軽量材料は、従来の鋼鉄よりも高価で加工が難しい場合が多くあります。この傾向に関連して、円形以外の形状の使用が劇的に増加しています。軽量構造では、断面が異なる複雑で非対称な形状がますます必要になっています。
自動車の製造では、丸いチューブを曲げてハイドロフォームで最終形状にするのが一般的です。これは鋼鉄合金には有効ですが、他の材料を使用する場合は問題が生じる可能性があります。たとえば、炭素繊維強化プラスチックは、冷間時には曲げることができません。問題を複雑にしているのは、アルミニウムが経年とともに硬化する傾向があることです。つまり、アルミニウムのチューブまたはプロファイルは、製造後わずか数か月で曲げることが困難または不可能になります。また、目的の断面が円形でない場合は、特にアルミニウムを使用する場合、事前に定義された許容差に準拠することがはるかに困難になります。最後に、電流を運ぶために従来の銅ケーブルをアルミニウムのプロファイルとロッドに置き換えることは、曲げ中に損傷しない絶縁材が部品に備わっているため、増加傾向にあり、曲げの新たな課題となっています。
電気自動車への移行により、チューブベンダーの設計に変化が生じています。パフォーマンスパラメータがあらかじめ定義された従来の標準チューブベンダーは、メーカーのニーズに合わせてカスタマイズできる製品固有のマシンに取って代わられています。曲げ性能、形状測定（曲げ半径やチューブの長さなど）、ツールスペース、ソフトウェアはすべて、メーカーの特定のプロセスと製品要件により適合するように調整されます。
この変化はすでに始まっており、今後ますます加速していくでしょう。これらのプロジェクトを実現するためには、システムサプライヤーは曲げ技術に関する必要な専門知識だけでなく、ツールとプロセス設計に関する必要な知識と経験も必要であり、これらは機械設計段階の最初から統合されていなければなりません。たとえば、さまざまな断面を持つアルミニウムプロファイルを製造するには、複雑なツール形状が必要です。したがって、そのようなツールの開発と最適化された設計がますます重要になります。さらに、CFRPを曲げるには、少量の熱を加える機構が必要です。
自動車業界を席巻するコスト圧力の高まりは、サプライチェーン全体にも及んでいます。短いサイクルタイムと極めて高い精度が、これまで以上に重要になっています。競争力の維持を目指す企業は、リソースを効率的に使用する必要があります。これには、時間や材料のリソースだけでなく、人的リソース、特に製造の中核従業員も含まれます。この分野では、ユーザーフレンドリーで信頼性の高いプロセスが、コスト効率を向上させるための重要な要素となります。
社内でチューブ製造を行っているチューブ製造業者や OEM は、容赦ないコスト圧力やその他の圧力に対応するために、ニーズにぴったり合う高性能マシンを求めることがあります。現代のプレスブレーキは、曲げ間のチューブが非常に短い場合でも簡単かつ正確に曲げられるカスタマイズ可能なマルチ半径曲げツールなどの機能を含む、多段階のテクノロジ戦略を使用する必要があります。この曲げテクノロジの進歩は、複数の半径を持つ管状コンポーネントの製造、ベンドインベンドシステムの製造、またはその他の複雑なチューブシステムの製造で効果を発揮します。複雑な曲げを処理するマシンはサイクルタイムを短縮できるため、大量生産メーカーにとっては、コンポーネントごとに数秒節約するだけでも生産効率に大きなプラスの影響を与える可能性があります。
もう 1 つの重要な要素は、オペレーターとマシン間の相互作用です。テクノロジは、可能な限りユーザーをサポートする必要があります。たとえば、曲げダイの引き込み (曲げダイとスイング アームが別々に動作する状態) を統合すると、曲げプロセス中にマシンがさまざまなチューブ形状を調整して配置できるようになります。別のプログラミングおよび制御コンセプトでは、現在の曲げが進行中でも、次の曲げのためにシャフトを準備し始めます。これには、コントローラが軸の相互作用を継続的かつ自動的に監視して動きを調整する必要がありますが、プログラミングの労力は大きなメリットをもたらし、コンポーネントと必要なチューブ形状に応じてサイクル タイムを 20 ～ 40 パーセント短縮します。
代替パワートレインへの移行を考えると、自動化はこれまで以上に重要になります。チューブベンダーメーカーは、広範な自動化と、曲げ加工以外のワークフローを統合する能力に重点を置く必要があります。これは、大規模な連続生産におけるパイプ曲げだけでなく、非常に小規模な連続生産にもますます当てはまります。
Schwarze-Robitec 社の CNC 80 E TB MR などの大量生産メーカー向けの最新プレスブレーキは、自動車サプライチェーンのメーカーの要件に最適です。短いサイクルタイムや高いリソース効率などの特性が重要であり、多くのメーカーが溶接検査、組み込みのカットオフ、ロボットインターフェースなどのオプションに依存しています。
完全に自動化されたチューブ加工では、曲げ加工結果の一貫した品質を確保するために、プロセスのさまざまな段階が信頼性が高く、エラーがなく、再現性があり、高速である必要があります。洗浄、曲げ、組み立て、端部成形、測定などの上流および下流の処理手順をこのような曲げユニットに統合する必要があります。
ロボットなどのハンドリング装置やパイプ ハンドラーなどの追加コンポーネントも統合する必要があります。主なタスクは、関連するアプリケーションに最も適したプロセスを決定することです。たとえば、メーカーの要件に応じて、ベルト ローディング ストア、チェーン ストア、リフト コンベア、またはバルク マテリアル コンベアがチューブラー フィーダーに適したシステムになる場合があります。プレス ブレーキ メーカーの中には、OEM のエンタープライズ リソース プランニング システムと連携して動作する独自の制御システムを提供することで、統合を可能な限り容易にしているところもあります。
各追加ステップごとにプロセス チェーンは長くなりますが、サイクル タイムは概ね同じままなので、ユーザーは遅延を経験することはありません。この自動化システムの複雑さにおける最大の違いは、曲げユニットを既存の生産チェーンと企業ネットワークに統合するために必要な厳格な制御要件です。このため、パイプ ベンダーはインダストリー 4.0 に対応できる必要があります。
全体として、統合が最も重要です。OEM は、完全に自動化された製造プロセスにおけるさまざまなサブシステムと互換性のある機械の開発において豊富な経験を持つ機械メーカーと連携することが重要です。
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