Um teure Produktionsfehler und zeitaufwändige Korrekturen zu vermeiden, müssen in der Blechbearbeitung eingesetzte Pressen mit höchster Präzision bei maximaler Krafteinwirkung arbeiten. Aufgrund ihrer drückenden Funktionsweise verfügen hydraulische oder mechanische Anlagen während des Arbeitsprozesses jedoch nicht über die nötige Kippstabilität, die für einen präzisen Pressvorgang essentiell ist. Bei größeren Werkzeuglängen und damit einhergehenden stark außermittigen Belastungen kann es folglich zu einem deutlichen Qualitätsabfall in der Blechbearbeitung kommen. Daher hat die synchropress GmbH mit der 4M eine rein elektrisch betriebene Presse entwickelt, deren vier Spindeln elektronisch synchronisiert sind und den Pressenstößel nach dem ziehenden Prinzip abwärts bewegen. Die Maschine ist dadurch äußerst kippstabil und garantiert auf diese Weise einen gleichmäßigen Prozessvorgang bei einer maximalen Presskraft von 400 t. Da sich eine Umdrehung der integrierten Servomotoren in bis zu 4 Mio. Einzelschritte unterteilen lässt, ist die Anlage zudem im 10-2-mm-Bereich steuerbar, was feinfühlige sowie individuell einstellbare Stößelbewegungen ermöglicht.
Die synchropress-Anlage, die mittels Zwischenkreisspeicherung während des Bremsvorgangs zudem besonders energieeffizient arbeitet, wird im Rahmen der Blechexpo 2019 in Stuttgart präsentiert.
„Bei komplexen Blechbearbeitungen kommen häufig sogenannte Folgeverbundwerkzeuge zum Einsatz, die innerhalb der Presse angebracht sind und das zu bearbeitende Material an unterschiedlichen Stellen schneiden, verformen, biegen oder prägen“, erklärt Johannes Hülshorst, Geschäftsführender Gesellschafter der synchropress GmbH. Wird bei einem dieser Vorgänge eine hohe Presskraft stark außermittig – also außerhalb des Pressentischmittelpunkts – benötigt, kann dies bei herkömmlichen Anlagen zu einer starken Kippneigung führen. Die Werkzeuge werden dadurch anfälliger für Präzisionsfehler und sind in der Folge nicht mehr in der Lage, exakte und auftragsgemäße Bearbeitungen am Blech durchzuführen. Aus diesem Grund hat die synchropress GmbH mit der 4M eine Presse entwickelt, die solchen Risiken bereits durch ihre spezielle Konstruktions- und Betriebsart entgegenwirkt.
Präzise Arbeitsweise und intuitive Steuerung
Kernelement der elektrisch betriebenen Maschine sind vier Spindeln, deren Bewegungen synchronisiert sind. Sie können somit den mobilen Teil der Presse, auch Stößel genannt, gleichmäßig in Richtung des Pressentischs ziehen – und garantieren dadurch die nötige Kippstabilität. Dieser Vorgang wird von vier Servomotoren ausgeführt, die jeweils unterhalb der entsprechenden Spindel im Pressentisch integriert sind und deren Umdrehungen sich in 4 Mio. Einzelschritte unterteilen lassen. „Die Maschine ist dadurch auch im 10-2 mm-Bereich bei einer Presskraft von 4000 kN bedienbar“, führt Hülshorst aus. „Das ist im Branchenvergleich einmalig und führt zu sehr exakten Stößel Positionierungen.“
Eine zentrale Rolle zur Gewährleistung solcher Präzision spielt auch die PC-Steuerung der 4M, die alle servomotorischen Achsen der Presse verwaltet. Über diese intuitive Bedieneinheit lassen sich Parameter wie Hub, Geschwindigkeit oder Kraft frei programmieren, sodass feinfühlige Stößelbewegungen sowie exakte Blechbearbeitungsergebnisse sichergestellt werden können. Auch ermöglicht die Steuerung die Integration zahlreicher Zusatzoptionen und die Erfassung von Prozessdaten, wobei die Zugriffszeiten in solchen Fällen bei deutlich unter einer Millisekunde liegen. „Das erlaubt Kontrollen in Echtzeit und stellt beispielsweise den Gleichlauf aller vier Motoren sicher“, so Hülshorst.
Kompakte Konstruktion und energiesparende Funktionsweise
Neben der notwendigen Kippstabilität und den individuellen Steuerungsmöglichkeiten stellt die kompakte Bauweise einen weiteren Vorteil der elektrischen Spindelpresse dar. Der Grund hierfür liegt – wie auch bei der Gewährleistung von Präzision – in der ziehenden Arbeitsweise der Anlage und in der Integration der vier Motoren unter den Pressentisch. „Im Gegensatz zu den zahlreichen hydraulischen oder mechanischen Pressen, deren Antriebstechnik oberhalb des Pressenstößels liegt, muss die synchropress-Anlage den bewegten Teil während des Prozesses nicht nach unten drücken, sondern kann ihn in Richtung des Pressentischs ziehen“, erklärt Hülshorst. „Das bedeutet im Umkehrschluss, dass mit der Oberkante des Stößels auch unsere Presse aufhört.“ Folglich lässt sich die Höhe der gesamten Konstruktion verringern, was Kunden mit komplexen Deckenkonstruktionen oder niedrigen Hallenhöhen entgegenkommt. Außerdem werden zusätzliche Fundamente obsolet, da die verringerte Höhe mit einer deutlichen Gewichtsreduktion einhergeht.
Die vier Servomotoren spielen jedoch nicht nur bei der räumlichen Auslegung der Presse sowie der Gewährleistung eines geringen Gewichts eine wichtige Rolle – auch leisten sie ihren Beitrag bezüglich einer energieeffizienten Arbeitsweise. „Beschleunigt der Motor, verbraucht er zwar Strom. Bremst er im Rahmen eines Pressvorgangs jedoch ab, generiert er dagegen Energie, die wir mit Hilfe von Kondensatoren speichern“, erläutert Hülshorst. „Müssen die Spindeln den Pressenstößel nach Beendigung eines Bearbeitungsvorgangs wieder nach oben befördern, kann die eingelagerte Energie für genau diesen Zweck verwendet werden.“ Einen beträchtlichen Teil des aufzuwendenden Stroms produziert die 4M mittels der Zwischenkreisspeicherung daher selbst, sodass sich Energieaufwand und -kosten signifikant reduzieren lassen.
