Modernisierung: Hatebur AMP 70 up-to-date

Nach einer umfangreichen Modernisierung der Presse freuen sich die Verantwortlichen über weniger Stillstand, signifikant längere Wartungsintervalle und ein deutlich breiteres Produktportfolio. Das kommt den findigen Werkzeugbauern entgegen, die auch kleinere Losgrössen auf der Presse fertigen und gerne einmal die Grenzen der Physik ausloten.

«Durch den Einbau einer neuen hydraulischen Kupplung und Bremse sowie von Servoeinzug und hydraulischem Anschlag haben wir unsere AMP 70 nicht einfach modernisiert, sondern die Produktivität nach 18 Produktionsjahren auf eine neue Ebene gehoben», betont Produktionsleiter Florian Mandl von der PENN GmbH. «Vor allem der deutlich gesunkene Wartungs-aufwand überzeugt uns», ergänzt sein Kollege und Leiter der Betriebstechnik, Peter Schäffel. Auf ihrer Hatebur HOTmatic AMP 70 fertigen die österreichischen Werkzeugbau- und Schmiedespezialistinnen und -spezialisten seit 2007 qualitativ hochwertige warm umgeformte Stahlkomponenten für verschiedene Branchen. Zeit für eine Modernisierung. Zumal der Schwungradwellen-Lagerbock mit pneumatischer Kupplung und Bremse grossen Verschleiss zeigte und regelmässige Wartung erforderte. Und das zusätzliche Upgrade auf einen servohydraulischen Einzug und Anschlag ist ein Meilenstein für höhere Teilequalität.

Bei der PENN GmbH schätzen sie die grosse Teilevielfalt, die sie auf der zuverlässigen Warmpresse herstellen können. Denn neben traditionell hohen Stückzahlen an Teilen für die Automobilbranche entstehen seit Jahren auch Qualitätsteile für Bauindustrie und Eisenbahnbranche sowie für LKW und landwirtschaftliche Fahrzeuge. Dabei haben sich die Expertinnen und Experten bei der PENN GmbH auf immer komplexere Bauteile spezialisiert, die auch in kleineren Losen ab 15 000 oder 20 000 gefertigt werden – was sicherlich ein Alleinstellungsmerkmal darstellt. Als die Expertinnen und Experten von Hatebur versicherten, dass sich die Presse selbstverständlich auch nach den vielen Produktionsjahren noch mit modernster Technologie aufrüsten liesse und viele weitere Jahre erfolgreich produzieren könne, war man bei der PENN GmbH schnell überzeugt. Denn von der Qualität und Zuverlässigkeit der AMP 70 ist man schliesslich restlos begeistert.

Modernisierungsprozesse akribisch geplant

Also machte man sich im Herbst 2023 daran, die pneumatische Kupplung und Bremse durch die neue, aktuelle hydraulische Version zu ersetzen. Damit sollte vor allem der hohe Verschleiss bei Belägen und Verzahnung von Kupplung und Bremse sowie deren Verölen mit nachlassender Wirkung abgestellt werden. Aufwand und Kosten der Wartung waren zuletzt immens.

Hydraulische Kupplung und Bremse wurden einst für die Hatebur HM 75 entwickelt. Als sehr schnell klar war, dass damit die alten Schwachstellen quasi eliminiert werden, haben die Hatebur-Entwickler das System für den Einsatz in der AMP 70 übertragen. So verfügen Kupplung und Bremse über ein eigenes Hydraulikaggregat. Die Sintermetallbeläge werden durch das Hydrauliköl geschmiert und gekühlt. Eine moderne Modulsteuerung mit integrierter Stillstandsüberwachung sorgt für einen sicheren Betrieb. Nach der Montage von Kupplung und Bremse wurde der Öl-Auffangring installiert, das Hydraulikgerät aufgestellt, die Leitungen verlegt und die Elektrik angeschlossen. «Das Gute an der Aufrüstung ist, dass keine Nacharbeiten am Schwungrad oder der Ritzelwelle notwendig sind», betont Projektleiter Oliver Borgolte von Hatebur. Im Dezember 2023 konnte nach knapp vier Wochen reiner Umbauzeit die Produktion bereits wieder hochgefahren werden.

Verbesserung schnell und nachhaltig wirksam

Die Massnahmen haben sofort gegriffen. Die Maschine kuppelt viel sanfter ein und reduziert so die Kräfte auf die Verzahnung. An den Sintermetallbelägen zeigt sich nahezu kein Verschleiss mehr. Die aktive Kühlung macht das System robust gegen thermische Überlast. Bremsbeläge verölen nicht mehr und verschleissen kaum. Unerwartete Stillstände wegen Kupplungs-oder Bremsproblemen sind Geschichte. «So lässt sich die Produktion zuverlässig planen», sagt Schäffel und zieht schon im Mai 2024 ein erfreuliches Zwischenfazit: «Wir sind begeistert, dass die Maschine quasi nicht mehr stillsteht und nahezu keine Wartung mehr nötig ist.» Für den zweiten Modernisierungsschritt, den Einbau des neuen servohydraulischen Einzugs und Anschlags, braucht Hatebur keine Überzeugungskraft mehr zu leisten.

Mit der Hatebur HOTmatic AMP 70 mit vier Umformstufen und mit 15 000 kN Presskraft fertigen die Österreicher vollautomatisiert pro Minute 50 bis 80 Schmiedeteile mit bis zu 145 Millimeter Durchmesser und Werkstückgewichten von 400 Gramm bis fünf Kilogramm. Und weil die pfiffigen Werkzeugbauerinnen und -bauer clevere Ideen haben, erreichen sie beim Schmieden von Maschinenbaukomponenten durch Doppelstücke, die in der vierten Operationsstufe getrennt werden, sogar 140 Teile pro Minute. Für höhere, reproduzierbare Prozesssicherheit und deutliche Effizienzsteigerung für den Umformprozess sollten nun der servohydraulische Einzug und Anschlag sorgen.

Stangen präzise einziehen und positionieren

Der hochpräzise Servoeinzug füttert die AMP 70 mit Stangenmaterial im Durchmesser von 36 bis 75 Millimeter. Dafür sorgen Einzugsrollen, die von zwei Servomotoren angetrieben werden. Weil dadurch die Antriebsmechanik und die Freilaufeinheit ersatzlos entfallen, minimieren sich mechanischer Verschleiss und Wartungsaufwand. Die Maschine arbeitet wesentlich zuverlässiger. Bei der PENN GmbH schätzen sie den automatischen Stangenrückzug ebenso wie die Funktion, die die heisse Stange aus der Maschine entfernt.

Und natürlich nutzen sie alle Vorteile des Servoeinzugs. So lassen sich Einzugshub und Abschnittslänge während der Produktion stufenlos einstellen. Der Einzugshub muss nicht mehr manuell justiert werden, sondern wird über das Kontrollpult gesteuert. So verringert sich die Einrichtzeit bei einem Werkzeugwechsel enorm. Weil die Einzugslänge stets präzise ist, ist das Volumen der Abschnitte viel konstanter. Beim Stangenübergang kann die Einzugslage optimal gesteuert und somit Spickel am Stangenanfang oder -ende vermieden werden.

Scherausbruch, Spickel und Schuppenbildung abschaffen

Präzise zugeführt, müssen die glühenden Stahlstangen massgenau abgeschert werden. Der servohydraulische Anschlag von Hatebur bedeutet dabei einen grossen Fortschritt, weil er die Oberflächenqualität der Scherfläche deutlich verbessert. Früher kam es vor, dass der Abschnitt beim Schervorgang leicht abkippte und schräg stand. Die beiden Abschnittflächen waren also nicht hundertprozentig parallel. Gravierender war es, wenn das Scheren am Ende des Vorgangs in ein Reissen überging und das Material eher brach, als dass es sauber geschert wurde. Ferner entstanden eine Art Schuppen sowie manchmal ein sogenannter Spickel.

Optimale Abschnitte für höhere Teilequalität

Durch den servohydraulischen Anschlag verringert sich das Abkippen respektive die Schrägstellung des Abschnitts erheblich. Beide Flächen sind nahezu parallel. Schuppen bilden sich nur noch selten. «Und auch die Spickel treten nicht mehr auf», versichert Schäffel. Das Ergebnis überzeugt: «Der Ausbruch reduziert sich erheblich oder entfällt sogar komplett. Alle Teile sind gleich und der Transport zwischen den Umformstufen gelingt sicherer und einfacher.» Erkennen lässt sich der Vorgang mit blossem Auge nicht, denn je nach Stangendurchmesser und Maschinendrehzahl dauert der Prozess lediglich 60 bis 100 Millisekunden. Hatebur Produktmanager Carsten Sieber erklärt: «Bei dem Tempo bringt nur ein servohydraulischer Antrieb die benötigte Dynamik und Leistungsdichte auf kleinstem Raum mit.»

Lageänderungen im µ-Bereich erkennen und korrigieren

Um die bestmögliche Scherqualität zu erreichen, wählen Betreiber zwischen einer Lage- oder Kraftregelung des servohydraulischen Anschlags. Am Ende des Einzugsvorgangs trifft die Stange auf den Anschlag, der dabei um wenige Hundertstelmillimeter einfedert und somit von der Sollposition abweicht. Diese gewollte Abweichung erkennt das hochauflösende Wegmesssystem des Differenzialzylinders auf 1 μm genau, worauf der Regler über das Servoventil die Lage des Anschlags unmittelbar kompensiert. Durch diese Lageregelung bleibt die effektive Distanz zwischen Messer und Anschlag während des Schervorgangs konstant.

Direkt nach Scherbeginn schaltet die Steuerung in eine Kraftregelung mit Lageüberwachung um. So baut sich eine Gegenkraft auf, die den künftigen Abschnitt gegen die Reststange drückt und ein Abkippen oder eine Schrägstellung verhindert. Unmittelbar vor dem Ende des Scherens schaltet der Zylinder wieder auf Lageregelung um. Nun wird der Abschnitt durch das Scher-messer mit Abschnitthalter in die erste Umformstufe gebracht.

Nach Modernisierung sofort wieder zur Kernkompetenz

Bei der PENN GmbH sind sie zufrieden mit der Modernisierung, die im November 2024 abgeschlossen war. «Nun konzentrieren wir uns wieder darauf, wie wir mit der modernisierten AMP 70 weiterhin die Grenzen der Physik überwinden können», freuen sich Mandl und Schäffel abschliessend unisono.