全自動チューブ曲げ加工装置は、上流工程と下流工程を統合することで、高速かつエラーのない加工、再現性、安全性を実現しています。この統合はあらゆる製造業者にとって有益ですが、特に黎明期にあるものの競争の激しい電気自動車製造分野の企業にとって魅力的なものとなるでしょう。
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存在となりました。ガソリンエンジンがこの戦いに勝利しましたが、バッテリー技術が復活し、定着しつつあります。世界中の多くの都市が化石燃料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ことから、代替パワートレインが自動車業界を支配するようになるでしょう。それは時間の問題です。
販売データを見ると、代替燃料をベースとした車両が何年も前から普及していることが分かります。環境保護庁によると、2020年の米国の電気自動車、プラグインハイブリッド電気自動車（PHEV）、燃料電池車、およびPHEV以外のハイブリッド車の市場は全体の7%を占めました。この市場は20年前にはほとんど存在しませんでした。ドイツ連邦自動車局の数字は雄弁に物語っています。2021年1月から11月までのドイツで新たに登録されたすべての車両のうち、代替パワートレインを搭載した車両の割合は35%近くに達しています。この期間、新たに登録されたBEVの割合は約11%でした。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す。このセグメントでは、2020年通年で新たに登録されたすべての乗用車のうちEVの割合は6.7%でした。2021年1月から11月にかけて、この割合は25%以上に急上昇しました。
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あり、車両が軽ければ軽いほど、必要なエネルギーは少なくなります。これにより航続距離も伸び、電気自動車にとって非常に重要です。この傾向はパイプ曲げの要件にも変化をもたらし、特に高強度材料で作られた薄肉パイプなど、コンパクトで高性能な部品に対する需要が高まっています。しかし、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いです。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ります。
自動車製造において一般的な手法として、丸いチューブを曲げてハイドロフォーミング加工で最終形状に成形する方法があります。これは鋼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。例えば、炭素繊維強化プラスチックは低温では曲げることができません。さらに、アルミニウムは経年変化で硬化する傾向があるため、アルミニウム製のチューブやプロファイルは製造後わずか数ヶ月で曲げるのが困難、あるいは不可能になることがあります。また、目的とする断面が円形でない場合、特にアルミニウムを使用する場合は、あらかじめ定められた公差を守ることがはるかに難しくなります。最後に、電流を流すために従来の銅ケーブルをアルミニウム製のプロファイルやロッドに置き換える傾向が強まっており、部品の絶縁体が曲げ加工中に損傷しないため、新たな曲げ加工の課題となっています。
電気自動車への移行に伴い、チューブベンダーの設計にも変化が生じています。性能パラメータがあらかじめ定義された従来の標準的な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機械に取って代わられつつあります。曲げ性能、幾何学的寸法（曲げ半径やチューブの長さなど）、工具スペース、ソフトウェアはすべて、メーカー固有のプロセスや製品要件により適合するように調整されます。
この変化は既に始まっており、今後さらに加速するでしょう。これらのプロジェクトを成功させるには、システムサプライヤーは曲げ加工技術に関する必要な専門知識と、工具およびプロセス設計に関する必要な知識と経験を備えている必要があり、これらは機械設計段階の最初から統合されなければなりません。たとえば、さまざまな断面形状のアルミニウムプロファイルを製造するには、複雑な形状の工具が必要です。そのため、このような工具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。競争力を維持しようとする企業は、資源を効率的に活用する必要があります。これには、時間や材料といった資源だけでなく、人的資源、特に製造部門の中核となる従業員も含まれます。この分野では、使いやすく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。
チューブ製造業者やチューブ加工を社内で行うOEMは、絶え間ないコスト圧力やその他の圧力に対応するため、ニーズに正確に合致する高性能機械を求めることがあります。最新のプレスブレーキは、カスタマイズ可能なマルチラジアス曲げツールなどの機能を備えた多段階技術戦略を採用する必要があります。これにより、曲げ間のチューブが非常に短くても、簡単かつ正確な曲げが可能になります。この曲げ技術の発展は、複数の半径を持つ管状部品の製造、曲げイン曲げシステムの製造、またはその他の複雑なチューブシステムの製造において真価を発揮します。複雑な曲げを扱う機械はサイクルタイムを短縮できます。大量生産メーカーにとっては、部品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、オペレーターと機械の相互作用です。この技術は、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況）を統合することで、曲げ加工中にさまざまなチューブ形状を調整および位置決めすることができます。別のプログラミングおよび制御コンセプトでは、現在の曲げ加工がまだ進行中である間に、次の曲げ加工のためにシャフトの準備を開始します。これには、コントローラー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、プログラミング作業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に伴い、自動化はこれまで以上に重要になっています。パイプ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注力する必要があります。これは、大規模シリーズ生産におけるパイプ曲げだけでなく、ますます小規模シリーズ生産にも当てはまります。
Schwarze-Robitec社のCNC 80 E TB MRのような、大量生産メーカー向けの最新のプレスブレーキは、自動車サプライチェーンのメーカーの要求に最適です。短いサイクルタイムや高い資源効率といった特性が重要であり、多くのメーカーは溶接検査、内蔵切断機能、ロボットインターフェースなどのオプションを活用しています。
全自動チューブ加工では、曲げ加工結果の品質を一定に保つために、工程の各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。このような曲げ加工装置には、洗浄、曲げ加工、組み立て、端部成形、測定などの上流および下流の処理工程を統合する必要があります。
ロボットなどの搬送装置や、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、またはバルク材料コンベアが、チューブラーフィーダーに適したシステムと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、統合をできるだけ容易にしているところもあります。
工程が増える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変わらないため、ユーザーに遅延は発生しません。この自動化システムの複雑さにおける最大の相違点は、曲げユニットを既存の生産チェーンおよび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。
総じて、統合が最も重要です。OEMは、完全自動化された製造プロセスにおける様々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協力することが不可欠です。
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