Trends in der Werkzeugmaschine – Teil 1

Klassische Tugenden bleiben gefragt

Werkzeugmaschinen gelten zu Recht als Technologieträger und Vorreiter für andere Branchen des Maschinenbaus. Sie nutzen oft als erste neue Technologien und optimieren bestehende. Die Maschinenanwender erwarten darum bei jeder neuen Maschine eine höhere Produktivität.

Die Anwender von Werkzeugmaschinen stehen im globalen Wettbewerb. Bei der Investition in neue Maschinen zählen für sie vor allem die Zykluszeiten pro Bearbeitungsschritt und die Durchlaufzeit für das komplett bearbeitete Bauteil. Gleichzeitig stellen sie immer höhere Anforderungen an Oberflächengüte und Toleranzen. Werkzeugmaschinenhersteller antworten mit höheren Dynamiken in allen Bewegungen und der Integration von zusätzlichen Bearbeitungstechnologien. Gleichzeitig überwachen immer mehr Sensoren die Bearbeitung, um reproduzierbare Qualität zu fertigen.

Diese drei Trends, schneller, kompletter und genauer, stellen immer mehr Anforderungen an die Steuerung. Jedes Plus in der Geschwindigkeit erfordert kürzere Regelzyklen. Die CNC-Steuerung muss weitere Kapazitäten zur Verfügung stellen, um zusätzliche Bearbeitungsstationen und Technologien zu integrieren. Gleichzeitig wächst durch die Sensoren der Datenverkehr in der Maschine überproportional an.  

Hier hat Bosch Rexroth mit der neuen Steuerungsgeneration des CNC-Systems MTX die Messlatte deutlich angehoben. Sie regelt in der kleinsten Ausführung als Kompaktlösung bis zu 12 Achsen und in der höchsten Leistungsstufe bis zu 250 Achsen mit einer Hardware-Steuerung. In den Controllern verteilen leistungsstarke Multi-Core-Prozessoren die unterschiedlichen Tasks für CNC, SPS und Kommunikation intelligent. Schwankende Prozessorauslastungen, die je nach Konfiguration der Anwendung unterschiedlich sind, bleiben rückwirkungsfrei und gewährleisten eine konstante Gesamtperformance. Das ist wichtig, weil die CNC-Systemlösung auch bei steigender Achszahl kürzeste SPS- und CNC-Zykluszeiten bereitstellt, selbst für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung. Damit können Maschinenhersteller die Dynamik ihrer Maschinen deutlich steigern.

Mehr Rechenleistung für höhere Bearbeitungsqualität und den parallelen Informationsaustausch mit übergeordneten IT-Anwendungen: CNC-System MTX von Rexroth. (Quelle: Bosch Rexroth AG)

Gleichzeitig investieren immer mehr Anwender, vor allem Zulieferer der Automobilindustrie, in Fertigungslinien für die Komplettbearbeitung. Um Umspann- und Handlingzeiten zu verringern, suchen sie Multi-Technologielösungen. Maschinenhersteller kombinieren darum immer häufiger die klassischen Verfahren wie Bohren, Fräsen oder Schleifen in einer Anlage. Darüber hinaus ergänzen sie diese Verfahren zunehmend mit nicht-spanenden Technologien wie Laserschneiden und -schweißen oder auch additive Verfahren. Die gedruckten Bauteile werden anschließend durch Folgebearbeitungen in die finale Form gebracht. Diese Technologien sind teilweise sehr rechenintensiv. Sie laufen darüber hinaus parallel zu den anderen Bearbeitungsschritten ab. Die Idee, diese Leistungsspitzen durch getrennte Steuerungen mit eigener Hardware abzufangen, erhöht die Komplexität der Automatisierung erheblich. Hier bietet die MTX genügend Leistungsreserven, um alle derzeit bekannten Ansätze auf einer Hardware abzubilden. Das gilt auch für die Automatisierung der Werkzeugmaschinen. Nach Aussagen verschiedener Hersteller liefern sie zwischen 50 und 80 Prozent aller Maschinen mit integrierter Be- und Entladung aus. Auch diese Aufgaben übernimmt die MTX zusätzlich.

Höhere Produktivität durch Komplettbearbeitung: Immer häufiger kombinieren Hersteller spanende und nicht-spanende Technologien wie Laserschneiden und -schweißen sowie additive Verfahren in einer Maschine. (Quelle: Bosch Rexroth AG)

Zusätzlich zu diesen Trends integrieren Maschinenhersteller zunehmend mehr Sensoren. Diese Daten dienen der Prozessoptimierung und überwachen in Situ die Bearbeitung. Die MTX gewährleistet mit schnellen E/A, dass die Sensordaten in Echtzeit übertragen und ausgewertet werden. Damit schafft sie die Voraussetzungen für kurze Regelzyklen, die messbar die Bearbeitungspräzision und Oberflächengüte steigern.

Kurz: Um die klassische Tugend der Produktivitätssteigerung zu erreichen, geht kein Weg an leistungsfähigeren CNC-Systemlösungen vorbei. Die MTX bietet aktuell die höchste Rechenkapazität und Systemfähigkeit für die steigenden Anforderungen durch höhere Dynamik, Technologiekombinationen und erweiterter Sensorik.

Lesen Sie im nächsten Teil dieses Artikels, auf welche Standards Endanwender für die Vernetzung ihrer Maschinen setzen und wie die CNC-Systemlösung MTX darauf vorbereitet ist.

Über den Autor:

Nach dem Studium des Maschinenbaus mit den Schwerpunkten Automatisierung und Umformtechnik arbeitete er zunächst als Projektingenieur bei Maschinenherstellern in Deutschland und Nordamerika. Seit 1997 ist er bei der Bosch Rexroth AG in Lohr am Main im Bereich Business Development und Produktmanagement beschäftigt. Derzeit leitet er das Produktmanagement für Motion-Control-Lösungen.

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