Dreistern: Flexible, automatisierbare Profilieranlage

Kurze Produktzyklen, schnellerer Produktwechsel und fertigfallende Produkte: Diese Trends bestimmen die Entwicklungen in der Fertigungstechnik und damit auch in der Profiliertechnik. Auf diese Anforderungen hin konzipiert ist die neue Doppelprofilieranlage DPMflex von Dreistern, ein flexibles System mit intelligenter Automatisierung für kurze Umrüstzeiten und Einbindung in das multifunktionale Profilieranlagenkonzept von Dreistern.

„Der Bedarf an Profilen ist weltweit weiterhin steigend“, sagt Thomas Krückels, Geschäftsführer der Dreistern GmbH & Co. KG in Schopfheim. Und zur Herstellung von Stahlprofilen ist das Rollformen (nach DIN 8586 Walzprofilieren) eines der effizientesten Umformverfahren. In mehreren aufeinanderfolgenden Schritten (Stichen) wird ein durchlaufendes Band zwischen einer oberen und unteren Rolle quer zur Laufrichtung in seine endgültige Profilform geformt. Die Umformkräfte in jedem Stich sind im Vergleich zu anderen Fertigungsverfahren gering, sodass mit wenig Verschleiß, hoher Zuverlässigkeit und präzisen Ergebnissen selbst höchstfeste Stähle umgeformt werden können. Und die Ausbringungsleistung ist hoch: Einigen Anlagen erreichen Ausbringungen bis 200 m/ min. „Die Flexibilität des Profilierens und der vergleichsweise einfache Umgang mit hochfesten Materialien ist ein Vorteil des Verfahrens. Generell spricht der Trend zu dünnerem und höherfestem Material für das Rollformen“, resümiert Thomas Krückels.

Zunehmend werden fertigfallende Profile gefordert. Deshalb integrieren Anlagenhersteller wie Dreistern weitere Arbeitsschritte wie Stanzen oder Schweißen bis hin zum Produkthandling und zur Verpackung in den Fertigungsprozess. Selbst direkte Verkettungen beispielsweise zu nachfolgenden Montagelinien sind möglich.

Gleichzeitig führt der Trend zu größerer Produktvarianz zu kleineren Losgrößen. „Geringere Losgrößen und damit zunehmende Rüsthäufigkeit erfordern aber robuste, verlässliche Wechselkonzepte, vor allem weil gut ausgebildetes Bedienpersonal schwer zu bekommen ist“, ergänzt Ralf Kummle, Bereichsleiter Vertrieb und Produktmanagement bei Dreistern.

Dreistern reagiert auf diese Anforderungen mit Entwicklungen wie dem Konzept multifunktionaler Profilieranlagen und Ansätzen zur Automatisierung vor allem im Bereich Rüstwechsel und Set-up.

Tatsächlich gibt es nicht die eine richtige Profilieranlage, die für alle Anwender passt. In der Praxis variieren die Anforderungen von Fertigungsbetrieb zu Fertigungsbetrieb und zumindest bei Dreistern wird jede Anlage gezielt für die jeweilige Anwendung und die jeweiligen Profile geplant, konzipiert und gebaut. Prinzipiell unterscheiden könne man zwischen Herstellern, die Profile für den Eigenbedarf fertigen, und Profilierwerken, betont Ralf Kummle. „Eigenbedarfsprofilierer“ fertigen in der Regel wenige verschiedene Profilgeometrien, diese allerdings in großen Mengen. Für diese Anwender sind Einzweckanlagen mit wenig Einstellmöglichkeiten sinnvoll, die einen robusten Produktionsbetrieb sicherstellen, vor allem wenn sie nicht von fachmännischem Personal bedient werden. „Wir konfigurieren derartige Anlagen jeweils auf die konkreten Anforderungen hin und liefern sie zusammen mit dem Profil als produktionsbereite fertige Turnkey-Lösung.“

Profilierwerke dagegen benötigen flexible Anlagen, die fertigfallende Produkte herstellen und schnell und möglichst automatisch auf andere Profilgeometrien umzurüsten sind. „Letztlich müssen diese Anlagen heute schon auf Fertigungsaufgaben vorbereitet sein, die man noch gar nicht kennt“, sagt Ralf Kummle. Allerdings dürfen diese Anlagen höhere Ansprüche an die Bediener stellen, da Profilierwerke in der Regel über das entsprechende Fachpersonal verfügen.

Vor einigen Jahren schon hat Dreistern sein Konzept der multifunktionalen Profilieranlagen vorgestellt, nach dem Dreistern-Anlagen heute durchgehend modular aufgebaut sind. Maschinenbettmodule in Kombination mit Wechselplattensystemen für Profiliergerüste oder Zusatzfunktionen wie Stanzen oder Trennen erlauben es, die Profilieranlagen schnell umzurüsten. Darüber hinaus erlaubt es das Konzept, Anlagen jederzeit um weitere Module zu erweitern oder auch zu komplett neuen Profilieranlagen zusammenzustellen. „Modulare Anlagen sind quasi für die flexible Fertigung ausgelegt. Dreistern nutzt dabei seine langjährige Erfahrung im Bau von Anlagen für Profilierwerke“, sagt Thomas Krückels.

Eine Besonderheit vor allem in Sachen automatisches Umrüsten auf andere Profilgeometrien sind Doppelprofilieranlagen. Hier werden nicht zentrale Umformrollen auf durchgehenden Wellen eingesetzt, sondern je Stich sind links und rechts am Band separat und jeweils fliegend gelagerte Rollenpaare vorgesehen. Diese Duplex-Gerüste sind auf quer zur Bandlaufrichtung verfahrbaren Grundplatten angeordnet, sodass der horizontale Abstand der Profilierrollen eingestellt werden kann. Damit lassen sich eine Vielzahl von Profilgeometrien einer Profilfamilie auf ein und derselben Anlage herstellen, ohne das Werkzeuge gewechselt werden müssen. Eine CNC-gesteuerte automatische Positionierung der Umformrollen reicht aus. Dreistern hat dieses Prinzip bereits in seinen Baureihen P1/P2 umgesetzt, allerdings mit Einschränkungen hinsichtlich der Anpassung an verschieden Profilhöhen und der Anpassung an Blechdickenänderungen.

Die neuentwickelte Doppelprofilieranlage DPMflex basiert auf diesem Prinzip, bietet aber eine ganze Reihe neuartiger Entwicklungen vor allem zur Automatisierung der Rüstvorgänge, der Schmierung und vor allem der Kosten. „Die Anlagen der DPMflex-Baureihe können sowohl für den Einzweckeinsatz zur Fertigung von Profilfamilien mit einer Breiten- und/oder Höhenvariabilität mit schneller Umstellung bei kleinen Mengen konfiguriert werden, als auch für den multifunktionalen, hochflexiblen und nicht zuletzt fertigungssicheren Einsatz im Profilierwerk“, erläutert Ralf Kummle.

Die DPMflex kann in verschiedenen Automatisierungsgraden ausgeführt werden. In der vollautomatischen Version lässt sich die Anlage automatisch auf unterschiedliche Profilbreiten, Profilhöhen und Blechdicken einer Profilfamilie einstellen. Alle Einstellachsen werden dabei motorisch und CNC-gesteuert eingestellt.

In der Basisvariante wird die DPMflex nur bei Bedarf mit angetriebenen Oberrollen ausgestattet. In dieser Ausführung ist die Höhenpositionierung der Oberrollen unkompliziert motorisch möglich. Bei angetriebenen Oberrollen dagegen kann bei größeren Höhenverstellungen ein Umbau des Antriebszahnrads der Oberrollen sowie der Oberrollen erforderlich werden. Dazu sind die Zahnräder radial geteilt und verschraubt und lassen sich ohne Demontage der Welle tauschen.

Eine clevere Neuerung ist die Anpassung an unterschiedliche Blechdicken des Profils. Mussten in älteren Anlagen dazu Distanzscheiben aufwändig montiert oder komplizierte Positionierungen vorgenommen werden, erfolgt die Blechdickenanpassung in der DPMflex vergleichsweise einfach. Die Oberrollen lassen sich einerseits längs ihrer Welle horizontal positionieren. Andererseits kann der Abstand der Ober- zu den Unterrollen auch bei angetriebenen Oberrollen vertikal innerhalb des Zahnspiels einfach verändert werden. Damit lässt sich die Anlage problemlos auf unterschiedliche Blechdicken anpassen. Je nach Kundenwunsch erfolgt die Anpassung vollautomatisch oder manuell mit geringem Aufwand. Diese zuverlässige und schnelle Anpassung an die Blechdicke sichert eine Reproduzierbarkeit der Profile und in kurzer Zeit.

Die DPMflex ist eine Neuentwicklung. Entsprechend können die Profiliereinheiten der „alten“ Dreistern-Anlagen nicht auf den neuen Maschinen eingesetzt werden und umgekehrt. „Allerdings lassen sich ‚alte‘ Doppelprofiliermaschinen von Dreistern, soweit sinnvoll, nachrüsten oder modernisieren“, sagt Ralf Kummle. Im Gegensatz zur alten Anlagentechnik lassen sich auf der DPMflex jetzt auch „normale“ Ständergerüst auf Schnellwechselplatten und darüber hinaus auch andere Einheiten zum Stanzen, Schweißen oder Trennen auf der DPMflex einsetzen.

Ebenfalls kompatibel ist die neue Steuerung. „Wir setzen für alle Anlagen den schnellsten Controller für die Automatisierung ein, die Siemens S7-1500 Steuerung. Wir nutzen dieses System sowohl für die speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) als auch für die Positionierung“, sagt Ralf Kummle. Die Benutzeroberfläche der Steuerung wurde dazu zur besseren und einfachen Handhabung grafisch und funktional optimiert.

„Abhängig davon, in welchem Automatisierungsgrad die DPMflex zwischen manuell bis vollautomatisiert ausgebaut ist, können Umstellzeiten für die Umstellung der Banddicke und oder der Profilform von unter fünf Minuten realisiert werden“, sagt Ralf Kummle. Ohne Automatisierung könne es wesentlich länger dauern. Bei voll- oder halbautomatischen Anlagen können zudem die Einstellrezepturen gespeichert und abgerufen werden. Die Positionierung der Gerüste wird dabei beim Set-up über Stellmotoren mit Positionierungs-Controllern sichergestellt.

Die nicht vermeidbaren Einfahrverluste bei Profilieranlagen konnten zudem reduziert werden. „Wir schaffen es mit entsprechender Zusatzausrüstung einen Schrottanteil von maximal einem Meter bei richtiger Bedienung der Maschine zu realisieren“, betont Thomas Krückels. Das trägt ebenso zum nachhaltigen Betrieb bei wie ein neues Schmiersystem. Der Unterbau der DPMflex ist wasserdicht, sodass die verwendete Schmieremulsion in einer Wanne aufgefangen, aufbereitet und für den permanenten Schmierprozess mittels einer Pumpe wieder dem Rollformprozess zugeführt wird. Damit ist eine effiziente Verwendung der Schmiermittel möglich, ob Minimalmengenschmierung, Bandbeölung oder Vollschmierung.

Eine Anbindung und Integration in die Datenwelt des Anwenders ist problemlos möglich. So kann eine Just-in-Sequence-Produktion realisiert werden. „Das Thema ‚Intelligente Gerüste‘ oder wie wir dazu auch sagen ‚Rollformen 4.0‘ ist neben der DPMflex das zweite Thema, welches wir auf der kommenden Blechexpo in Stuttgart präsentieren werden“, sagt Thomas Krückels.

„Die Entwicklung der DPMflex folgte einem klaren Anforderungskatalog und über den technologischen Fokus hinaus wurde wertanalytisch vorgegangen. Unter anderem wurde auf die Vereinheitlichung der Baugruppen geachtet, sodass höhere Stückzahlen bei geringeren Kosten gefertigt werden. So können wir jetzt eine Anlage mit den wesentlichen Funktionalitäten zu einem sehr attraktiven Preis anbieten, der unter dem der alten Doppelprofiliermaschine liegt und dennoch die Vorteile und Werte einer Dreistern-Anlage bietet“, fasst Thomas Krückels zusammen. Und zur Optimierung der Anlage für konkrete Aufgaben können diverse Ausstattungsmerkmale und Features aufbauend auf die Basisanlage als Option zusätzlich realisiert werden