Валцова машина с плоски матрици от Baier & Michels и процесът ECCO TEC – комбиниран процес на пресоване и валцоване за производство на прецизни детайли без стружки

Революция в машиностроенето: Как този нов процес на валцоване спестява 80% материал

Доставката и монтажът на 125-тонен плосък валцов стан на площадката на Rohrbach в Ober-Ramstadt бележи много повече от логистичен подвиг в снежен януарски уикенд. Зад това събитие се крие фундаментална трансформация на индустриалното производство, илюстрираща как германските компании трябва да реагират на засиления глобален конкурентен натиск. Системата, разработена от baier & michels, представлява технологичен отговор на екзистенциален въпрос: Може ли високо автоматизираното, безстружково производство да компенсира ценовите предимства на азиатските конкуренти, като същевременно отговаря на екологичните императиви?

Технологични смущения в производството на прецизни части

Валцова машина с плоски челюсти представлява фундаментална промяна в парадигмата в производството на прецизни детайли с дълга опашка. Процесът се основава на принципа на студено формоване, използвайки две противоположно въртящи се, плоски валцови челюсти, едната от които е неподвижна, а другата се движи хоризонтално чрез колянов механизъм. Детайлът, разположен между челюстите, се оформя постепенно от клиновидната геометрия на валцовите челюсти, като едновременно с това се въртят и намаляват площта на напречното си сечение.

За разлика от ротационните валцови машини с матрици, които работят непрекъснато и постигат по-високи цикли, машините с плоски матрици предлагат решаващи предимства за средни размери на партиди и сложни геометрии. Основното предимство се състои в значително по-ниските инвестиционни разходи, съчетани с гъвкавост, което прави процеса особено подходящ за европейския средно голям производствен пейзаж. Технологията b&m-ECCO TEC, разработена от baier & michels, комбинира процесите на пресоване и валцоване в безстружков производствен процес, който може да произвежда компоненти, традиционно произвеждани чрез множество стъпки на обработка, в един интегриран процес.

Значението на тази технология става ясно едва в сравнение с конвенционалната машинна обработка. Буталните пръти, регулиращите шпиндели и задвижващите валове обикновено се произвеждат чрез струговане, фрезоване, зъбно рязане, термична обработка и окончателно шлайфане – многоетапен, материалоемък и енергоемък процес. Студеното формоване без стружки, от друга страна, използва суровината почти изцяло, тъй като не се произвеждат стружки. За сложни студеноформовани части може да се постигне икономия на материали до 80 процента. Тази икономия се изразява в значителни ползи за околната среда: емисиите на CO2 намаляват с до 67 процента, тъй като се елиминират енергоемките процеси на рециклиране на метални стружки и търсенето на първични ресурси е драстично намалено.

Втвърдяването на материала по време на процеса на формоване предлага допълнително металургично предимство. Влакната на материала не се прерязват; вместо това се увеличава плътността на дислокациите в кристалните решетки, което води до по-плътна, особено еластична повърхностна структура. Това втвърдяване може да елиминира необходимостта от последващи обработки, като например закаляване, и едновременно с това позволява по-високи стойности на якост в сравнение с тези на обработените компоненти. За критични за безопасността приложения в хидравлични цилиндри, където буталните пръти са подложени на огромни сили на натиск и опън, това представлява значително подобрение на качеството.

Стратегическо значение за германското машиностроене

Инвестицията от 20 милиона евро от baier & michels, член на Würth Group с около 500 служители, трябва да се разглежда в контекста на фундаментална заплаха за индустриалната база на Германия. Германското машиностроене, традиционно гръбнакът на тази експортно ориентирана нация с над 1,2 милиона служители и дял от износа над 70%, е изправено пред систематична атака от китайски конкуренти.

Докато пазарният дял на Германия в световния износ на машини е намалял до 15,2% между 2013 и 2023 г., делът на Китай се е увеличил от 14,3 на 22,1% през същия период. Тази промяна се дължи не единствено на сравнителни предимства в разходите, но и на офанзива в индустриалната политика: През 2019 г. китайските производители на машини са получили преки и косвени субсидии в размер на средно 15,7 милиона евро на компания, което им е позволило да предлагат продукти на цени, които понякога са с 50% по-ниски от германските нива. В същото време 61% от членовете на VDMA прогнозират, че след пет години ще имат само средна или лоша конкурентна позиция.

В тази среда решението на Baier & Michels да инвестира 20 милиона евро в завода си в Обер-Рамщат, противопоставяйки се на тенденцията за преместване на производството в чужбина, представлява стратегически ход за позициониране. Управляващият директор Йорг Пол ясно формулира обосновката: производствената технология в новото хале предлага толкова значителни предимства, че по-нататъшните инвестиции в технологията са сигурни. Той заяви, че компанията е разработила продукти, които са практически несравними и осигуряват толкова високи ползи за клиентите, че например разходите за труд не са основното съображение.

Това твърдение разкрива както основната дилема, така и потенциалното решение. Разходите за труд в Германия са структурно по-високи, отколкото в Азия, но високоавтоматизираните, технологично интензивни производствени процеси могат да компенсират повече от този недостатък, ако едновременно намалят времето за производство осем до десет пъти и драстично намалят разходите за материали. По този начин технологията b&m-ECCO TEC създава конкурентно предимство, което не може да бъде възпроизведено в страни с ниски заплати само чрез намаляване на разходите.

Яна Тишлер, ръководител продажби на нови клиенти в Baier & Michels, подчерта силния пазарен натиск от Азия като допълнителен стратегически аспект. Машината осигурява производствената площадка на компанията в Германия, като същевременно осигурява много кратки транспортни маршрути в рамките на Европа. Това твърдение сочи структурно предимство, което придобива все по-голямо значение поради геополитическите развития. Устойчивостта на глобалните вериги за доставки се превърна в приоритет след свързаните с пандемията смущения и геополитическото напрежение. Местните или регионалните вериги за създаване на стойност минимизират транспортните рискове, намаляват емисиите и позволяват по-бързо време за реакция на изискванията на клиентите.

Решението за локализиране на производството в Германия, вместо за nearshoring в съседни страни от ЕС или за връщане от Азия, трябва да се оцени и от макроикономическа гледна точка. Проучванията показват, че макар междусекторната стратегия за връщане на производството да намалява зависимостите, тя също така води до значителни загуби в просперитета. Пълното връщане на производството би намалило БВП на Германия с почти 10%, тъй като предимствата на специализацията на глобалното разделение на труда биха били загубени. Въпреки това, стратегическото връщане на производството може да бъде от полза в ключови сектори с висока добавена стойност и технологична сложност, особено когато се комбинира с повишаване на производителността чрез технологиите на Industry 4.0.

Нашата глобална индустриална и икономическа експертиза в развитието на бизнеса, продажбите и маркетинга - Изображение: Xpert.Digital

Фокусни области в индустрията: B2B, дигитализация (от AI до XR), машиностроене, логистика, възобновяеми енергийни източници и промишленост

Повече информация тук:

• Експертен бизнес център

Тематичен център, предлагащ анализи и експертиза:

• Платформа за знания, обхващаща глобалните и регионалните икономики, иновациите и специфичните за индустрията тенденции
• Колекция от анализи, прозрения и обща информация от ключовите ни области на фокус
• Място за експертиза и информация за актуалните развития в бизнеса и технологиите
• Център за компании, търсещи информация за пазари, дигитализация и иновации в индустрията

Икономически и екологични синергии

Признанието с Немската награда за устойчивост за 2025 г. подчертава двойната полза от технологията: икономическа ефективност и екологична ефективност. Журито изрично призна нейния принос за намаляване на потреблението на първични ресурси и повишаването на ефективността в сектор с високо търсене. Чрез укрепване на регионалните вериги за създаване на стойност и избягване на транспорта на дълги разстояния, процесът допринася и за намаляване на емисиите.

Тази комбинация е изключително важна от гледна точка на индустриалната политика. Таксономията на ЕС и по-строгите климатични цели принуждават компаниите да декарбонизират производството си. В същото време разходите за енергия в Европа се покачват структурно над азиатските нива, което застрашава конкурентоспособността на енергоемките индустрии. Следователно технологиите, които съчетават драстично намаляване на емисиите на CO2 с икономии на разходи, се превръщат в ключов конкурентен фактор.

Материалната ефективност на студеното формоване оказва влияние на няколко нива. Първо, намалява се директният разход на материал, което, предвид настоящите нестабилни цени на суровините, незабавно намалява производствените разходи. Второ, елиминират се разходите за изхвърляне на метални стружки. Трето, консумацията на енергия се намалява значително, тъй като не се изисква енергоемка термична обработка, а самото студено формоване се извършва при стайна температура. Четвърто, по-високата прецизност на формованите части позволява по-строги допуски без последващи процеси на шлифоване, което води до допълнителни икономии на енергия и време.

Перспективата на кръговата икономика подсилва тези предимства. Почти пълното използване на материалите минимизира нуждата от първични суровини. В същото време, студеноформованите компоненти са по-издръжливи поради повишената си здравина, което удължава жизнения цикъл на продуктите и намалява потреблението на ресурси през цялата им фаза на употреба. Проучванията показват, че намаляване на емисиите на CO2 с до 30 процента може да се постигне чрез удължаване на живота на компонентите чрез оптимизирани производствени процеси.

Области на приложение и индустриално значение

Значението на технологията за плоско валцоване става ясно от областите на приложение на произвежданите прецизни части. Буталните пръти са ключови компоненти в хидравличните цилиндри, използвани в строителни машини, минно оборудване, офшорни инсталации и промишлени преси. Тези цилиндри преобразуват хидравличното налягане в механична сила и трябва да издържат на екстремни натоварвания. Качеството на буталния прът – неговата повърхностна обработка, праволинейност, твърдост и здравина – определя значително експлоатационната надеждност и експлоатационния живот на цялата хидравлична система.

Задвижващите шпиндели и задвижващите валове се намират в машинни инструменти, системи за позициониране и скоростни кутии. Те предават въртящ момент или преобразуват въртенето в линейно движение, което изисква най-висока прецизност и товароносимост. Възможността за производство на такива компоненти без машинна обработка, със сложни профили и променливи диаметри по надлъжната ос, отваря нови степени на свобода за дизайнерите в областта на леките конструкции и функционално интегрирания дизайн.

Пазарът за тези компоненти е значителен. Само световният пазар на хидравлични цилиндри се оценява на няколко милиарда евро годишно, като нарастващото търсене се дължи на разширяването на възобновяемите енергийни източници, инфраструктурните проекти и индустриалната автоматизация. Възможността за значително по-бързо, по-рентабилно и по-устойчиво производство на тези части не само дава на производителите конкурентно предимство, но и намалява разходите по цялата верига на създаване на стойност.

Това е особено важно в контекста на електромобилността и леките конструкции. Студеното формоване позволява производството на по-леки компоненти със същата или по-висока якост при същото тегло. Това е от решаващо значение за електрическите задвижващи системи и носачите на батерии, където всеки спестен килограм увеличава пробега или намалява капацитета на батерията. Студеното формоване позволява и използването на по-рентабилни основни материали, които придобиват необходимите механични свойства чрез процеса на формоване.

Логистично предизвикателство и оперативна сложност

Транспортирането и монтажът на 125-тонната машина илюстрират сложността на мащабните индустриални проекти. Тежкотоварно превозно средство е докарало 100-тонния централен елемент от Белгия до Рорбах за три нощи, придружено от шест други камиона, превозващи допълнителни компоненти. Специални кранове е трябвало да повдигнат машинната част през покрива на новопостроената фабрична сграда. Въпреки внимателното планиране, забавянията в пристигането на покривачите поради зимните пътни условия и трудностите при премахването на постоянно монтираните покривни елементи доведоха до четиричасово забавяне.

Тези предизвикателства са симптоматични за изискванията на съвременните производствени системи. Самата машина е построена в Белгия, докато производственото хале е построено паралелно в Рорбах – пример за международно разделение на труда, дори в европейски проекти. Координирането на изграждането на хале, производството на машини, транспорта, монтажа на кранове и окончателния монтаж изисква прецизно управление на проекта и интегрирането на множество специалисти.

След инсталирането на машината започва фазата на въвеждане в експлоатация и стартиране на производството. По време на тази фаза на стартиране, параметрите на процеса трябва да бъдат оптимизирани, инструментите да бъдат настроени, а служителите да бъдат обучени, докато се постигне готовност за серийно производство и целевите времена на цикъла могат да бъдат надеждно реализирани.

Дигитализация и интеграция с Индустрия 4.0

Съвременните валцови машини са все по-оборудвани с функционалности на Индустрия 4.0. Сензорите записват параметрите на процеса в реално време, самообучаващите се системи за управление автономно компенсират специфични за материала вариации, а данните за инструментите се четат автоматично чрез DMC код. Тази дигитална интеграция позволява проследяване на частите, прогнозна поддръжка и непрекъсната оптимизация на процесите.

Самообучаващата се система за управление, разработена от Baier & Michels, представлява собствено конкурентно предимство. Такива адаптивни системи са от решаващо значение за рентабилността, тъй като намаляват брака, скъсяват времето за настройка и увеличават максимално използването на инсталациите. В индустрия, където маржовете се свиват поради ценови натиск, разликата между 85 и 95 процента използване на инсталациите може да означава разликата между печалба и загуба.

Дигитализацията също така отваря нови бизнес модели. Дистанционната поддръжка, прогнозната поддръжка и консултирането на процеси, основано на данни, могат да се предлагат на пазара като допълнителни услуги. Свързването на машината със системата за планиране на производството позволява корекции в почти реално време на колебанията в поръчките и оптимизира управлението на веригата за доставки.

Средно голяма компания показва как се прави: Планът за конкурентоспособност на Германия

Разработката в Baier & Michels е пример за възможен път за германското машиностроене: технологично лидерство чрез иновации в процесите, устойчивост като диференциращ фактор и стратегическа сигурност на обекта чрез скокове в производителността. Успехът на тази стратегия зависи от няколко фактора.

Първо, политическата рамка трябва да е правилна. Цените на енергията, бюрокрацията, данъчната тежест и качеството на инфраструктурата са ключови фактори за определяне на привлекателността на дадено място. VDMA (Германската инженерна федерация) с право призовава за фундаментални реформи: подобрена инфраструктура, международна конкурентоспособност на данъчната система, намаляване на регулаторните пречки и осигуряване на достъпни цени на енергията. Без тези структурни подобрения, технологичното превъзходство на отделните компании няма да е достатъчно, за да стабилизира местоположението като цяло.

Второ, мащабирането е от решаващо значение. Технологията b&m-ECCO TEC трябва да се утвърди на пазара и да се прилага в значителни количества, за да постигне широко разпространение. Това изисква убедителни препоръки от клиенти, трансфер на технологии и потенциално лицензиране на други производители. Würth Group, със своята глобална мрежа и финансова сила, може да действа като мултипликатор в този процес.

Трето, интензивността на научноизследователската и развойна дейност трябва да се поддържа. 28 000 часа развойна работа за настоящата машина демонстрират необходимите непрекъснати иновации. Публичното финансиране на научни изследвания, сътрудничеството с университети и изследователски институти и защитата на интелектуалната собственост са критични фактори за успех.

Четвърто, зависимостта от китайския пазар не може да бъде пренебрегната. Китай е вторият най-важен експортен пазар за германското машиностроене и същевременно най-важният доставчик на машини за Германия. Едностранното отделяне би довело до значителни загуби на просперитет. Следователно стратегията трябва да намери баланс между диверсификацията на пазарите за продажби, повишаването на конкурентоспособността в Европа и селективното сътрудничество с Китай в некритични области.

Инсталирането на най-голямата в света валцова машина за плоски форми в Рорбах следователно е нещо повече от просто технически шедьовър. Това е декларация за бъдещата жизнеспособност на Германия като индустриална дестинация – доказателство, че страните с високи заплати могат да се справят в световната конкуренция чрез иновации, устойчивост и технологично съвършенство. Дали този пример създава прецедент или остава изключение, ще стане ясно през следващите години. Едно е сигурно: надпреварата не е загубена, но разликата с конкуренцията се свива с всяка забавена реформа и всяка пропусната инвестиция.

Konrad Wolfenstein

С удоволствие бих служел като ваш личен съветник.

да се свържете с мен на wolfenstein ∂ xpert.digital

Просто ми се обадете на +49 89 89 674 804 (Мюнхен) .

LinkedIn