Kostenvorteile von elektromechanischen Fügesystemen

Fügeprozesse im TCO-Check

| Autor / Redakteur: Alexander Müller, Kistler / Silvano Böni

Bei automatisierten Füge- und Einpressaufgaben zeigen die elektromechanischen NC-Fügesysteme gegenüber herkömmlichen Systemen deutliche Vorteile: Sie tragen dazu bei, Energiekosten zu verringern, die Anlagenauslastung zu steigern und die Wirtschaftlichkeit der Produktion insgesamt zu erhöhen.
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Bei automatisierten Füge- und Einpressaufgaben zeigen die elektromechanischen NC-Fügesysteme gegenüber herkömmlichen Systemen deutliche Vorteile: Sie tragen dazu bei, Energiekosten zu verringern, die Anlagenauslastung zu steigern und die Wirtschaftlichkeit der Produktion insgesamt zu erhöhen. (Bild: Kistler)

Der Total Cost of Ownership (TCO) ist ein ausschlaggebender Faktor bei Entscheidungen für eine neue Anschaffung. Für eine volle Kostenübersicht werden alle direkten und indirekten Kosten, die vor, während und nach der Beschaffung einer Anlage oder eines Produktes anfallen, einbezogen.

Heutzutage reicht es lange nicht mehr aus, nur Anschaffungskosten in Betracht zu ziehen, will man langfristig wettbewerbsfähig produzieren. Der Total Cost of Ownership (TCO) ist der springende Punkt, denn nebst den Anschaffungskosten gehören auch Kosten zur Rechnung, die für Wartung und Energieverbrauch anfallen.

Werden die TCO in den Kaufentscheid einbezogen, lassen sich die kostengünstigsten und rentabelsten Lösungen identifizieren; so auch für die industrielle Fertigung bei Füge- und Einpressaufgaben. Im Hinblick auf deren Energiebilanz, Wartungskosten sowie Kosten für Produktausschuss können die elektromechanischen Fügesysteme auf lange Sicht um ein Vielfaches wirtschaftlicher als klassische hydraulische und pneumatische Technologien sein.

Energiekosten senken

Im Mai 2012 veröffentlichte die Universität Kassel eine Studie, die hydraulische, pneumatische und elektromechanische Verfahren in ihrer Energieeffizienz vergleicht. Die Ergebnisse untermauern vor allem die Sparpotenziale elektromechanischer Fügesysteme. Bei klassischen Hydraulikanwendungen ist ein 4,4 mal höherer Energieeinsatz nötig als bei der Elektromechanik, während die Pneumatik sogar einen zehnfachen Einsatz erfordert. Bei einer elektromechanischen Lösung ist eine Ersparnis von 77 Prozent gegenüber hydraulischen Systemen, im Vergleich zu pneumatischen Anwendungen sogar bis zu 90 Prozent möglich.

Der Grund dafür liegt darin, dass elektromechanische Systeme im Vergleich zu pneumatischen oder konventionellen hydraulischen Verfahren einen höheren Wirkungsgrad aufweisen. Bei pneumatischen Verfahren liegt ohne Optimierung der Gesamtwirkungsgrad eines Druckluftsystems unter 10 Prozent und ist somit nicht energieeffizient. Elektromechanische Systeme bieten in vielen Anwendungsbereichen eine wirtschaftlich sinnvolle sowie aus energietechnischen Gesichtspunkten zu empfehlende Alternative.

Kostenvorteil im Betrieb

Der Wartungs- und Instandhaltungsaufwand bei elektromechanischen Fügesystemen ist minimal. Das führt zu einer erhöhten Produktionszeit, also einer höheren Produktivität der Anlage. Der Ölwechsel und die Entsorgung des Hydrauliköls – wie beispielsweise bei hydraulischen Systemen – entfallen bei elektromechanischen. Weiterhin besteht nicht das Risiko möglicher Leckagen wie bei pneumatischen Vorgängen, die bei Druckluftanwendungen hohe Zusatzkosten verursachen können. Ein Leck von nur einem Millimeter kann einen Hersteller über 1000 Franken pro Jahr kosten. Die Kosten für Öl und Druckluft können bei elektromechanischen Fügesystemen gespart werden. Die geringen Wartungs- und Folgekosten führen zu einer raschen Amortisation, je nach Anwendungsfall von weniger als zwei Jahren.

Erhöhte Produktionseffizienz

Dank des Servoverstärkers in elektromechanischen Systemen lässt sich der Prozess sehr genau regeln – exaktes Positionieren, konstante und genaue Geschwindigkeiten und exakt definierbare Einpresskräfte machen den Prozess messbar und reproduzierbar. Dies erhöht ebenfalls die Sicherheit und kann die Ausschussquote deutlich verringern. Die elektromechanischen Systeme ermöglichen die Visualisierung und Auswertung von Produktionsprozessen und dienen der konsequenten, prozessintegrierten Qualitätssicherung. Damit werden Fehler frühzeitig erkannt und entsprechende Produktteile frühzeitig aussortiert. Die Fehlteile werden nicht weiterverarbeitet. Übergreifend erhöhen elektromechanische Systeme so die Produktionseffizienz.

Zusätzliche Investitionskosten vermeiden

Hersteller sind immer stärker auf Fügesysteme angewiesen, die in der Lage sind, unterschiedliche Fügeschritte auf ein und derselben Anlage durchzuführen. Elektromechanische Anwendungen weisen auch hier erhebliche Vorteile auf: Sie lassen sich schnell einrichten und flexibel an unterschiedliche Messbereiche anpassen. Somit können verschiedene Bauteile auf einer Maschine produziert werden. Das reduziert die Anzahl benötigter Montagemaschinen und spart Investitionskosten für weitere Maschinen.

Fit für die Zukunft

Damit Hersteller die Einsparpotenziale voll ausschöpfen können, bieten elektromechanische NC-Fügesysteme von Kistler abgestimmte Systeme mit integrierter Kraftsensorik und eine leistungsfähige Kraft-Weg-Auswertung zur lückenlosen Überwachung und Dokumentation aller Messwerte. Die Visualisierung sowie intuitive Bedienung erlauben es, Fehlteile frühzeitig zu erkennen und so die Produktion zu optimieren. Das maXYmos NC bewertet und dokumentiert XY-Verläufe von Füge- und Einpressvorgängen in Verbindung mit den NC-Fügemodulen und dem dazugehörigen Servoverstärker IndraDrive. Auch lassen sich durch den hohen Steuerungsgrad mit Hilfe der Prozessüberwachung optimale Zykluszeiten herleiten und höchste Wiederholbarkeit der Prozesse erzielen. Die exakte Positionierbarkeit sorgt für konstant präzise Ergebnisse.

Elektromechanische Systeme bilden in puncto Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit heute den neuesten Standard. Besonders in der Automobil- und Zulieferindustrie werden NC-Fügesysteme von Kistler genutzt, um die Verbauung von Fehlteilen zu minimieren und so eine 100-prozentige Qualitätssicherung zu garantieren – und so die Gesamtkosten in der Serienproduktion zu senken. Wo noch vor 20 Jahren hydraulische, pneumohydraulische oder pneumatische Fügemodule und Antriebszylinder das Rennen machten, punkten heute unter den Gesichtspunkten der Total Cost of Ownership die Elektromechanischen Fügesysteme von Kistler als nachhaltige und damit zukunftssichere Investition. SMM

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