Trends in der hydraulischen Pressentechnologie, die die Energieeffizienz und Benutzerfreundlichkeit steigern

Die Technologie hydraulischer Pressen hat sich im Laufe der Jahre weiterentwickelt, aber ihre Fähigkeit, sehr große Komponenten zu formen, die eine hohe Tonnage und vollständige Flexibilität erfordern, da sie überall im Hub die maximale Tonnage aufbringen kann, ist nach wie vor ein Hauptvorteil. Dargestellt ist eine 3.500 Tonnen schwere hydraulische Presse, mit der ein Tankkopf ausgebeult wird.

Die Technologie hydraulischer Pressen hat sich im Laufe der Jahre stetig weiterentwickelt, jedoch eher in kleinen Schritten als in großen Sprüngen. Der Schwerpunkt der Technologie liegt auf der Verbesserung von Energieeffizienz, Betriebszeit, Automatisierung und Benutzerfreundlichkeit. Diese technologischen Entwicklungen machen hydraulische Pressen in einer Stanzumgebung anpassungsfähig und flexibel.

Da sich der Markt zunehmend auf saubere Energie konzentriert, konzentrieren sich immer mehr Stanzhersteller auf den Einsatz energieeffizienter Geräte. Technologien wie frequenzgeregelte Antriebe, die während des Umformprozesses Energie nach Bedarf beziehen, führen zu Energiekosteneinsparungen und reduzieren gleichzeitig die Geräuschentwicklung. Pneumatische Verweilkreise werden üblicherweise verwendet, um den Energieverbrauch während langer Verweilzyklen zu reduzieren, indem der Druck über eine pneumatische Pumpe überwacht und angepasst wird.

Je höher die Kosten für den Betrieb Ihrer Anlagen sind, desto stärker wirkt sich dies direkt auf Ihre Kapitalrendite aus. Stampfer bewegen sich nicht nur aus finanziellen Gründen in den energieeffizienten Bereich, sondern auch aus Gründen einer saubereren Umwelt.

In der Druckindustrie ist eine Erhöhung der Betriebszeit der Schlüssel für eine pünktliche Produktion. Stempelhersteller sind auf der Suche nach Pressen, die mit Funktionen ausgestattet sind, die sich auf die proaktive Überwachung kritischer Pressenkomponenten und -systeme, einschließlich Ölzustand, Schmiermittel, Pumpen und Motoren, konzentrieren, um ungeplante Ausfallzeiten zu minimieren. Mithilfe fortschrittlicher Warnsysteme können Stempelhersteller Wartungsarbeiten außerhalb der Hauptverkehrszeiten planen.

Da der Arbeitsmarkt angespannter wird, stellen immer mehr Stanzhersteller auf automatisierte Anlagen um. In den letzten 10 Jahren ist die Automatisierung kosteneffizienter geworden und hat die Branche zu vollständig automatisierten Arbeitszellen geführt.

Die Automatisierung kann so einfach sein wie ein Shuttle-System oder so komplex wie eine vollautomatische Zellenumgebung mit Roboter-Maschinenbeschickung, Abfallentsorgungssystemen und schnellen Werkzeugwechselsystemen.

In einer vollautomatischen Arbeitszelle können Stanzer das Teil vollständig in einer Zelle formen, anstatt es auf einer Maschine zusammenzubauen und es dann zur Nachbearbeitung durch die Anlage zu schicken. Eine vollautomatische Zelle ermöglicht es den Stanzern, in einem Bereich der Anlage mit einem Rohling zu beginnen und mit einem vollständigen Teil zu enden.

Automatisierung verringert nicht nur den Arbeitsaufwand, sondern verbessert auch Geschwindigkeit, Durchsatz, Teilequalität und Bedienersicherheit.

Einer der größten Fortschritte in der hydraulischen Pressentechnologie sind die modernen und verbesserten Steuerungen. Bisher waren Stanzhersteller auf qualifizierte Bediener angewiesen, um konsistente Teile herzustellen. Jetzt haben verbesserte Steuerungen den Betrieb einer hydraulischen Presse von einer Kunst in eine Wissenschaft verwandelt. Moderne Steuerungen sind so programmiert, dass sie für den Bediener benutzerfreundlich sind und gleichzeitig die Teilequalität und wiederholbare Formgebung optimieren.

Mit diesen neuen Steuerungssystemen werden die Abläufe durch Rezeptparameter vereinfacht, die vollständig an jeden Umformprozess angepasst werden können. Sobald ein Rezept erstellt ist, haben Bediener die Möglichkeit, ihre Teilenummer in das HMI einzugeben oder Barcodes oder Radiofrequenz-Identifikationsetiketten (RFID) auf ihren Werkzeugen zu scannen. RFID-Tags verwenden Funkfrequenzen, um das Teil zu suchen, zu identifizieren, zu verfolgen und dem Bediener Informationen über das Teil zu übermitteln. Mit diesen Technologien laden die Bediener einfach den Rohling in die Presse und drücken den Zyklusstartknopf; Die Ausrüstung erledigt den Rest.

Die proaktive Überwachung kritischer Pressenkomponenten und -systeme, einschließlich Ölzustand, Schmiermittel, Pumpen und Motoren, hilft Stempelern bei der Planung von Wartungsarbeiten außerhalb der Spitzenzeiten.

Während eine auf die genauen Bedürfnisse eines Stempels zugeschnittene Presse die Gesamteffizienz des Prozesses verbessert, haben die jüngsten Marktbedingungen viele OEMs dazu veranlasst, standardisierte hydraulische Pressenlinien zu entwickeln. Aufgrund interner Ziele und Zwänge können Stempelhersteller oft nicht sechs Monate oder länger auf eine individuelle Druckmaschine warten. Der Kauf eines vorgefertigten Designs verlängert die Produktionszeit und senkt die Vorlaufkosten – zwei wichtige Faktoren in der heutigen Just-in-Time-Fertigungslandschaft. Auf diesen Standardlinien können OEMs Pressen mit unterschiedlichen Tonnagen und Formbereichen vorkonfigurieren, um sie für mehrere Anwendungen und Branchen zu nutzen. Während einige Prozesse immer eine individuelle Anpassung erfordern, können viele andere auf Standardmaschinen durchgeführt werden.

Mit neuen hydraulischen Trends geht eine Expansion in neue Branchen und Anwendungen einher. Die Raumfahrt- und Elektrofahrzeugindustrie wächst schnell und geht mit einem erhöhten Bedarf an hochpräzisen Maschinen und Geräten einher.

In der Raumfahrtindustrie nutzen Unternehmen aufgrund der Komponentengrößen die vertikale Integration. Es ist selten, Lieferanten zu finden, die in der Lage sind, große Komponenten für Raketen herzustellen. Deshalb beschaffen Raumfahrtunternehmen große Umformanlagen, um ihre Teile im eigenen Haus herzustellen. Das Produktionsvolumen in der Raumfahrtindustrie ist gering, in vielen Fällen werden etwa 30 Teile pro Jahr geformt.

In der Elektrofahrzeugindustrie erforschen und entwickeln Unternehmen neue Antriebssysteme und Batterien für vollelektrische Autos mit großer Reichweite. Dazu gehören Lieferanten von Festkörperbatterien, die flexible Ausrüstung benötigen, um ihre Forschungs- und Entwicklungsbemühungen in die Produktion zu überführen.

Für einige hydraulische Pressenanwendungen, die weniger als 200 Tonnen erfordern, kann eine neu entwickelte servoelektrische Presse eine gute Alternative sein.

Der Hauptgrund, warum Hersteller auf elektrische Pressen umsteigen, ist Präzision und Genauigkeit. Im letzten Jahrzehnt hat die Präzision hydraulischer Pressen zugenommen, sie können jedoch immer noch nicht mit der Präzision servoelektrischer Pressen mithalten. Eine servoelektrische Presse hat eine Positionstoleranz von +/- 0,0005 Zoll und eine Krafttoleranz von +/- 0,5 %. Eine hydraulische Presse kann mithilfe von Zusatzgeräten wie Proportionalventilen und Delta-Motion-Controllern an diese Positions- und Krafttoleranzen herankommen, erreicht aber immer noch nicht die präzisen Toleranzen einer servoelektrischen Presse.

Ein weiterer Vorteil servoelektrischer Pressen ist der reduzierte Wartungsaufwand. Diese Pressen verwenden einen elektrischen Aktuator zur Druckerzeugung, sodass das Hydraulikaggregat (HPU) entfällt. Stampfer müssen sich keine Sorgen über Pumpenausfälle, Öllecks oder Schlauchstörungen bei einer hydraulischen Presse oder kostspielige Kurbelwellen- und Schwungradreparaturen bei einer mechanischen Presse machen. Servoelektrische Pressen können Millionen von Zyklen durchhalten, bevor eine Wartung erforderlich ist. Ohne die HPU sind elektrische Pressen außerdem leiser, sauberer und energieeffizienter.

Stampfer, die von hydraulischer auf servoelektrische Betätigung umsteigen möchten, haben auch die Möglichkeit, bestehende Maschinen nachzurüsten und so im Vergleich zu einer neuen Presse Kosten und Vorlaufzeit zu sparen.

Die Grenze der servoelektrischen Pressentechnologie liegt in der Tonnagekapazität. Aufgrund der Kosten für die Aktuatoren ist die Kraft im Allgemeinen auf 200 Tonnen begrenzt. Jede Anwendung, die mehr als 200 Tonnen erfordert, ist derzeit besser für eine hydraulische Presse geeignet. Wenn Nebenvorgänge mehrere Zylinder erfordern, ist eine hydraulische Presse kosteneffizienter, da eine HPU alle Zylinder antreiben kann.

Der Hauptvorteil einer hydraulischen Presse ist nach wie vor ihre Flexibilität. Stampfer haben die ultimative Kontrolle über Presskraft, Geschwindigkeit, Zyklusparameter und mehr. Wenn beispielsweise ein Stempel während des gesamten Hubs die maximale Tonnage erreichen muss, um den Materialfluss während eines Tiefziehzyklus zu steuern, kann er keine mechanische Presse verwenden, die die volle Tonnage erst am unteren Ende des Hubs erreicht. Hydraulische Pressen eignen sich für Anwendungen wie Tiefziehen, die Flexibilität und Anpassungsfähigkeit erfordern.

Bei all den modernisierten technologischen Fortschritten, die heute bei hydraulischen Pressen verfügbar sind (z. B. benutzerfreundliche Steuerung, Rezeptverwaltung, Automatisierung und Pressenüberwachungssysteme), ist ihre Formflexibilität kaum zu übertreffen.