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In Fügesystemen ist noch Einsparpotenzial

Sparpotenziale in Entwicklung und Montage
Fügesysteme bieten noch Reserven

Insbesondere beim automatisierten Fügen gibt es ungenutzte Potenziale. Systemanbieter Arnold Umformtechnik sieht sich in der Lage, sie zu erschließen, und stellt dafür eine Reihe moderner Technologien vor.

Olaf Stauß

Das Ziel ist immer dasselbe: Fügeelemente schneller und effizienter setzen, sie aber auch in geringerer Zahl, Größe und Vielfalt vorsehen. Der Schlüssel dazu ist die Betrachtung des Gesamtsystems – in der Konstruktion ebenso wie in der Fertigungsmontage. Genau auf diesem Weg sieht sich Arnold Umformtechnik mit Sitz in Forchtenberg seit Jahren. „Wir haben uns vom Produzenten zum Engineering-Partner entwickelt und sind inzwischen auch starker Service-Anbieter“, sagt Marketingleiter Michael Pult. „Besonders gut getan hat uns das Zurück-Mergen der Verarbeitungssysteme von Arnold Shinjo zum 1. Januar 2017. Seither können wir alles aus einer Hand anbieten.“

Das Unternehmen wächst. Lag der Umsatz 2010 noch bei 103 Mio. Euro, so gibt Pult für 2017 einen Wert von 230 Mio. Euro an. Für 2020 nennt er einen perspektivisch avisierten Umsatz von 300 Mio. Euro.

Damit es so weit kommt, forciert Arnold Umformtechnik den Wandel zum Systemlieferanten und bietet sich verstärkt als Entwicklungspartner an. Auch die aktuell präsentierten Technologie- und Anwendungsbeispiele dienen dazu, als solcher wahrgenommen zu werden. Ein Anwendungsbeispiel stammt aus dem Bereich, den früher Arnold Shinjo verantwortete: In Pressen ist der Raum für Blech und Stanzwerkzeug äußerst beengt. Ein Anwender konnte nun 32 Zuführschläuche für Stanzmuttern durch vier Zuführbahnen aus Arnold-Produktion ersetzen.

Dazu hat der Fügetechnik-Spezialist ein flexibles „Multifeed“-System entwickelt. Es ist besonders dort von Vorteil, wo sehr viele Stanzmuttern in ein Bauteil eingebracht werden müssen. Es besteht aus einem Multi-Fördergerät, das zwei Stanzköpfe direkt über einen Zuführschlauch versorgen kann. Sollen mehrere Stanzköpfe beliefert werden, lassen sich bis zu zwei so genannte Multiverteiler zwischenschalten, die jeweils bis zu acht Stanzköpfe mit Muttern versorgen. Damit lassen sich bis zu 16 Stanzköpfe in einem Presswerkzeug platz- und kostensparend mit Muttern beliefern.

Verkürzte Zuführwege minimieren Taktzeiten

Der Anwender kann gleich mehrfach sparen. Zum einen direkt bei den Anschaffungskosten, denn die Alternative wären mehrere Zuführgeräte. Zum anderen verkürzen sich die Wege der Muttern zum Stanzkopf, was die Taktzeiten verkürzt. Und das Multifeed-System lässt sich flexibel anpassen – in Bezug auf die Zahl der Stanzköpfe und auch des Einbauortes (Multiverteiler im Werkzeug oder außerhalb der Presse, über oder unter dem Bauteil). „Wo kleine Teile lange Wege in die Presse zurücklegen, ist noch viel Geld einzusparen“, sagt Michael Pult. „In dieser Richtung kann Arnold noch viel tun und wird sich weiterentwickeln“ – und er deutet an, dass vergleichbare Systeme auch in der Schraubenzuführung zum Thema werden können. Laut Pult will Arnold Umformtechnik stark in diesen Bereich investieren – der nächste Schritt, nachdem die Integration des früheren Arnold-Shinjo-Bereichs nun abgeschlossen ist und Synergien insbesondere in Vertrieb und globalem Service ihre Früchte tragen. Auch die Steuerungen entwickle das Unternehmen jetzt selbst, betont er.

Mit Ultraschall kann Arnold die Schraubenvorspannkraft direkt messen

Technologiebeispiel 2 ist aus der Schraubentechnik, in der Arnold groß wurde. Wieder geht es ums Sparen. Wer in der Lage ist, den Aufbau der Vorspannkraft und ihren Verlauf über der Lebensdauer der Verbindung präzise vorauszusagen, der kann besser auslegen und muss Schrauben weniger überdimensionieren. Die Krux ist bisher die Messung. Das Drehmoment, das mit dem Schraubwerkzeug aufgebracht wird, landet nur zu einem Bruchteil als Vorspannkraft in der Schraube – und dieser Anteil schwankt. Er lässt sich mit herkömmlichen Mitteln nicht erfassen. Die Hohenloher haben nun eine Technologie für sich qualifiziert, mit der sie die Vorspannkraft direkt messen können. Das ist besonders beim Projektieren von Komponenten von Vorteil, die später in hohen Stückzahlen gefertigt werden, etwa im Automobilbau. Die Methode soll sehr genau sein und eine statistische Abweichung von nur 1 bis 3 % aufweisen. „Man kann dann vielleicht eine M7 anstelle einer M8 nehmen“, erläutert Lars Dehning, der das neue Verfahren am Standort Dörzbach vorstellte. Die Vorteile der Methode:

  • Die Vorspannkraft wird direkt gemessen; Es gibt keine Trennfuge wie etwa beim Einsatz einer Kraftmessdose.
  • Mehrere Schraubstellen lassen sich gleichzeitig messen – zum Beispiel auch 20 pro Bauteil
  • Langzeituntersuchungen und Feldtests werden möglich, die die gesamte Lebensdauer einer Verbindung abbilden.

Dehning nennt die Methode „ultraschallbasierte Vorspannkraftmessung“. Eingesetzt wird sie in der Regel in der Projektierung und Baugruppenentwicklung. Dazu trägt ein Ultraschallkopf ein Signal in die eingebaute Schraube ein, das am Ende reflektiert wird. Die Laufzeit des Ultraschall-Signals bis zur Rückkehr zum Schraubenkopf hängt signifikant von der Vorspannung der Schraube ab. Durch ihre Messung lässt sich die Vorspannkraft sehr genau ermitteln.

Voraussetzung dafür ist, dass Arnold die Schraubenflächen plan gestaltet und mit einem Sensor versieht. Die Kosten für einen PMTS-Sensor, der aufgesputtert wird und besonders temperatur- und korrosionsbeständig ist, beziffert Dehning auf circa 100 Euro/Schraube. Die Kosten für einen aufgeklebten Piezo-Sensor liegen bei etwa 10 Euro/Schraube. Der Aufwand ist also hoch. Doch das genaue Messergebnis kann sich rechnen – je nach Anwendung besonders dort, wo sich Einsparungen durch hohe Stückzahlen vervielfältigen.

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