Wie Rohrbiegeprozesse den Wandel zur E-Mobilität begleiten

In der vollautomatisch ausgebauten Rohrbiegezelle laufen alle Arbeitsschritte samt vor- und nachgeschalteten Prozessen sicher, fehlerfrei, wiederholgenau und schnell ab.

Bert Zorn
Geschäftsführer von Schwarze-Robitec

„Mit dem Wandel hin zur E-Mobilität weicht die traditionelle Standard-Rohrbiegemaschine mit starr vorgegebenen Leistungsparametern immer mehr der kundenspezifisch konfigurierbaren, produktabhängigen Spezialmaschine.“

Dieser Wandel zur E-Mobilität macht sich nicht nur bei den Herstellern, sondern in der ganzen Zulieferkette der Automobilindustrie bemerkbar. Eine große Rolle spielt dabei der Leichtbau: Denn je weniger ein Fahrzeug wiegt, umso niedriger liegt sein Energiebedarf. Und damit steigt die Reichweite, die beim Elektroauto ausschlaggebend ist. Das bringt auch mit Blick auf das Rohrbiegen geänderte Anforderungen mit sich. Der Bedarf an kompakten und dennoch leistungsstarken Bauteilen wie etwa besonders dünnwandigen Rohren aus hochfesten Materialien steigt. Doch solche Leichtbauwerkstoffe – Aluminium oder kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe – sind in der Regel sowohl teurer als auch schwieriger zu bearbeiten als herkömmlicher Stahl. „Wir beobachten außerdem einen deutlichen Zuwachs an Aufträgen, bei denen kein typisches, rundes Rohr mehr gebogen werden soll. Stattdessen verlangt die Leichtbauweise nach zunehmend komplexen, unsymmetrischen Formen mit vielgestaltigen Querschnitten“, verdeutlicht Bert Zorn, Geschäftsführer von Schwarze-Robitec.

In der klassischen Automobilproduktion werden in der Regel runde Rohre vorgebogen und im Anschluss per Hydroforming zur gewünschten Profilform umgeformt. Ein solches nachträgliches Umformen ist bei Leichtbauwerkstoffen oft nicht möglich. So lassen sich zum Beispiel kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe nicht kalt umformen. Das zu biegende Profil muss daher schon im ersten Schritt, beim Rohrbiegen, die Geometrie des finalen Bauteils aufweisen. Zudem gestaltet sich die Wärmeeinbringung für diese Werkstoffe diffizil. Für Aluminium kommt erschwerend hinzu, dass das Material an der Luft aushärtet. So kann beispielsweise ein vorgefertigtes Aluminiumprofil nach wenigen Monaten nicht mehr gebogen werden. Ist der gewünschte Querschnitt zudem nicht rund, so lassen sich vorgegebene Toleranzen besonders beim Einsatz von Aluminium viel schwerer einhalten. Eine weitere Schwierigkeit mit Leichtbaustoffen ergibt sich bei Stromleitern aus Profilen und Rundstäben aus Aluminium, die im Fahrzeug mehr und mehr klassische Kupferkabel ersetzen. Deren Isolationsschichten dürfen beim Biegen nicht beschädigt werden.

Die Rohrbiegemaschinen von Schwarze-Robitec, etwa der leistungsstarke Allrounder CNC 80 E TB MR, ermöglichen kurze Taktzeiten und hohe Ressourceneffizienz – wichtige Parameter für Anwender in der Automotive-Branche, um im Wettbewerb zu bestehen.

Wandel zur flexibel konfigurierbaren Rohrbiegemaschine

„Mit dem Wandel hin zur E-Mobilität weicht die traditionelle Standard-Rohrbiegemaschine mit starr vorgegebenen Leistungsparametern immer mehr der kundenspezifisch konfigurierbaren, produktabhängigen Spezialmaschine“, erkärt Zorn. Biegeleistung, geometrische Größen wie Biegeradius und Aufzugslänge, Werkzeugeinbauraum und Softwareausstattung lassen sich immer individueller an die Kunden- und Produktanforderungen anpassen. „Dieser bereits eingeleitete Wandel wird sich noch verstärken“, schätzt Zorn. „Um solche Projekte erfolgreich realisieren zu können, benötigen Systemlieferanten nicht nur das notwendige Know-how mit Blick auf die Biegetechnik, sondern auch entsprechendes Wissen und Erfahrung in Bezug auf Werkzeug- und Prozessauslegung. Das gilt von der Auslegung bis hin zum Serienanlauf und zur Produktionsunterstützung.“ Um etwa Aluminiumprofile mit beliebigen Querschnitten zu produzieren, braucht es komplexe Werkzeugformen. Damit steigt der Anspruch an die Entwicklung und die korrekte Auslegung solcher Werkzeuge. Kommen kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe zum Einsatz, erfordert das zudem die Möglichkeit, Wärme nur partiell einzubringen.

Auf Effizienz und kurze Taktzeiten ausgerichtet

Noch macht der herkömmliche Verbrennungsmotor in der Automobilproduktion allerdings nach wie vor den Löwenanteil aus – und hat damit auch für Rohrbiegemaschinenhersteller einen immer noch enormen Stellenwert. Insgesamt prägt der immer stärker werdende Kostendruck die Automotive-Branche – und zieht sich über die gesamte Zulieferkette. Gefordert sind kurze Taktzeiten, höchste Geschwindigkeiten und eine hohe Präzision. Wer wettbewerbsfähig bleiben will, muss schonend mit Ressourcen umgehen. Gemeint sind nicht nur Zeit und Material, sondern auch der Mensch, der einzelne Mitarbeiter, der eine zentrale Rolle in der produzierenden Industrie spielt. Hier leisten bedienerfreundliche und sichere Prozesse einen wesentlichen Beitrag zur Wirtschaftlichkeit.

Auf diese Herausforderung ihrer Zielbranchen müssen Rohrbiegemaschinenhersteller mit perfekt angepassten High-Performance-Maschinen reagieren. Schwarze-Robitec setzt dafür unter anderem auf Mehrebenentechnik. Kombiniert mit individuell anpassbaren Multiradius-Biegewerkzeugen ermöglicht diese ein einfaches und präzises Umformen von Rohren mit kurzen Längen zwischen den einzelnen Biegungen. Der Effekt wird vor allem deutlich, wenn unterschiedliche Radien, Bogen-in-Bogen-Systeme oder komplexe Rohrsysteme hergestellt werden. „Denn schon wenige eingesparte Sekunden pro Teil wirken sich enorm positiv auf die Produktionseffizienz aus“, ergänzt Zorn.

Ein Knackpunkt in Sachen Effizienz ist beim Rohrbiegen auch die Interaktion zwischen der Maschine und ihrem Bediener: Die Technik muss den Menschen unterstützen, wo immer es geht. Ein Beispiel: Dank standardmäßig integrierter Biegeschablonen-Rückholung – Biegeschablone und Schwenkarm lassen sich separat verfahren – können die Bediener einer Schwarze-Robitec-Maschine verschiedenste Rohrgeometrien im Biegeprozess ganz einfach justieren und positionieren. Den bedeutendsten Vorteil bringt allerdings die Schwarze-Robitec-eigene intelligente NxG-Steuerung: Sie prüft ständig und vollautomatisch das Zusammenspiel aller Achsen und stimmt die Bewegungsabläufe optimal aufeinander ab. Ein Biegevorgang ist noch im Gange, während die Achsen schon für die weiteren Schritte vorbereitet werden. So senkt der Kölner Hersteller die Produktionszeit je nach Bauteil und gewünschter Rohrgeometrie um 20 bis 40 Prozent.

Automatisierung und Integration biegefremder Prozesse

Das viel genannte Buzzword Automatisierung ist damit im Wandel hin zu alternativen Antrieben aktueller denn je: Rohrbiegemaschinenhersteller müssen auf umfangreiche Automatisierung setzen und zunehmend auch biegefremde Arbeitsprozesse integrieren. Das gilt nicht nur für Rohrbiegeprozesse bei der Großserienfertigung, sondern auch immer mehr für die Produktion sehr kleiner Serien. In einer (voll-)automatisierten Rohrbearbeitung laufen die Arbeitsschritte sicher, fehlerfrei, wiederholgenau und schnell ab. So sind die Biegeergebnisse stets von gleichbleibender Qualität. Auch vor- und nachgeschaltete Bearbeitungsschritte werden in die vollautomatische Rohrbiegezelle integriert – vom Reinigen über das Konfektionieren und Endenumformen bis zum Vermessen der Rohre. Auch Handlinggeräte wie Roboter und zusätzliche Systeme zur Rohrzuführung und -entnahme sind eingebunden. Dabei kommt es vor allem darauf an, exakt zu analysieren, welche Prozesse optimal zur jeweiligen Anwendung passen. Für die Rohrzuführung kann je nach Kundenanforderung ein Gurtlademagazin, ein Kettenmagazin, ein Hubförderer oder ein Schüttgutförderer das richtige System sein. Für jeden einzelnen Prozess muss die optimale Komponente bestimmt werden. Anschließend können sie alle zur optimal passenden Gesamtanlage zusammengeführt werden. Diese wird dann samt allen Prozessschritten über die Schwarze-Robitec-eigene NxG-Steuerung in Kombination mit dem Leitrechnersystem zentral gesteuert.

Auch wenn die Prozesskette mit jedem weiteren Prozessschritt länger wird, erleidet der Anwender keinen Zeitverlust. Denn der Takt bleibt in der Regel gleich. Mit zunehmender Komplexität eines solchen automatisierten Systems steigen auch die Anforderungen an die Steuerung und Einbindung der Biegezellen in bestehende Produktionsketten und Firmennetzwerke. Daher ist es auch relevant, dass die Rohrbiegemaschinen aktuell bestehende und zukünftige Industrie 4.0-Technologien implementieren. Die Kompatibilität der unterschiedlichen Systeme innerhalb einer vollautomatisierten Anlage gewährleistet Schwarze-Robitec über genau definierte Schnittstellen zu den einzelnen Komponenten, die über ein Bus-System miteinander verbunden sind.

Im Wandel unverändert

„Wer seine Maschinen flexibel an spezielle Kundenanforderungen anpasst, kann diese Stärke nun erfolgreich ausspielen. Denn durch den Wandel in der Automobilindustrie hin zum Elektromotor ändern sich die Aufgabenparameter. Zulieferer wie wir Rohrbiegemaschinenhersteller müssen in der Lage sein, flexibel und schnell zu reagieren und neue Produktionsmethoden zu entwickeln“, resümiert Zorn. Doch bei allem Wandel bleibt manches unverändert wichtig – hoch qualifizierter und ständig verfügbarer Service sowie eine schnelle Ersatzteilversorgung und darüber hinaus Know-how, Erfahrung und die Fähigkeit, Projekte weltweit vollumfänglich zu realisieren.