Baier & Michelsi lamestantsimismasin ja ECCO TEC protsess – kombineeritud pressimis- ja valtsimisprotsess laastuvaba täppisdetailide tootmiseks

Revolutsioon masinaehituses: kuidas see uus valtsimisprotsess säästab 80% materjali

125-tonnise lehtvaltspingi tarnimine ja paigaldamine Rohrbachi tehasesse Ober-Ramstadtis tähistab palju enamat kui lihtsalt logistilist saavutust lumisel jaanuarikuu nädalavahetusel. Selle sündmuse taga peitub tööstusliku tootmise põhimõtteline ümberkujundamine, mis näitab, kuidas Saksa ettevõtted peavad reageerima tihenenud globaalsele konkurentsisurvele. Baier & Michelsi väljatöötatud süsteem pakub tehnoloogilist vastust eksistentsiaalsele küsimusele: kas kõrgelt automatiseeritud, kiibivaba tootmine suudab kompenseerida Aasia konkurentide kulueeliseid, täites samal ajal ökoloogilisi nõudeid?

Tehnoloogiline murrang täppisdetailide tootmises

Lameda lõuaga valtsimismasin kujutab endast põhimõttelist paradigma muutust pika varrega täppisdetailide tootmises. Protsess põhineb külmvormimise põhimõttel, kasutades kahte vastassuunas pöörlevat lameda valtsimislõuga, millest üks on paigal ja teist liigutatakse horisontaalselt väntmehhanismi abil. Lõugade vahele paigutatud toorik vormitakse järk-järgult valtsimislõugade kiilukujulise geomeetria abil, samaaegselt pöörledes ja vähendades selle ristlõikepinda.

Erinevalt pöörlevatest valtsimismasinatest, mis töötavad pidevalt ja saavutavad suurema tsüklikiiruse, pakuvad lameda vormimisega masinad otsustavaid eeliseid keskmise suurusega partiide ja keeruka geomeetriaga toodete puhul. Põhiline eelis seisneb oluliselt madalamates investeerimiskuludes koos paindlikkusega, mis muudab protsessi eriti sobivaks Euroopa keskmise suurusega tootmismaastikule. Baier & Michelsi väljatöötatud b&m-ECCO TEC tehnoloogia ühendab pressimis- ja valtsimisprotsessid kiibivabaks tootmisprotsessiks, mis võimaldab toota komponente, mida on traditsiooniliselt toodetud mitme töötlemisetapi abil ühes integreeritud protsessis.

Selle tehnoloogia olulisus selgub alles siis, kui seda võrrelda tavapärase töötlemisega. Kolvivardad, reguleerimisspindlid ja veovõllid valmistatakse tavaliselt treimise, freesimise, hammasrataste lõikamise, kuumtöötluse ja lõpplihvimise teel – see on mitmeastmeline, materjali- ja energiamahukas protsess. Laastuvaba külmvormimine seevastu kasutab toorainet peaaegu täielikult ära, kuna laastu ei teki. Komplekssete külmvormitud osade puhul on võimalik saavutada kuni 80-protsendiline materjalisääst. See kokkuhoid toob kaasa märkimisväärse keskkonnakasu: CO2 heitkogused vähenevad kuni 67 protsenti, kuna metallilaastude energiamahukad ringlussevõtuprotsessid kaovad ja primaarsete ressursside nõudlus väheneb dramaatiliselt.

Materjali töötlemiskõvenemine vormimisprotsessi ajal pakub täiendavat metallurgilist eelist. Materjali kiude ei lõigata läbi, vaid kristallvõrede dislokatsioonitihedus suureneb, mille tulemuseks on tihedam ja eriti vastupidav pinnastruktuur. See töötlemiskõvenemine võib kaotada vajaduse järeltöötluse, näiteks karastamise, järele ja võimaldab samal ajal saavutada suuremaid tugevusväärtusi kui töödeldud komponentidel. Ohutuskriitiliste rakenduste puhul hüdraulilistes silindrites, kus kolvivardad on allutatud tohututele surve- ja tõmbejõududele, kujutab see endast olulist kvaliteedi paranemist.

Strateegiline tähtsus Saksa masinaehitusele

Baier & Michelsi, Würth Gruppi kuuluva ja umbes 500 töötajaga ettevõtte 20 miljoni euro suurune investeering tuleb vaadelda Saksamaa tööstusbaasile avalduva põhimõttelise ohu kontekstis. Saksa masinaehitus, mis on traditsiooniliselt selle ekspordile orienteeritud riigi selgroog, kus töötab üle 1,2 miljoni töötaja ja ekspordi osakaal ületab 70 protsenti, seisab silmitsi Hiina konkurentide süstemaatilise rünnakuga.

Samal ajal kui Saksamaa turuosa ülemaailmses masinatööstuse ekspordis langes aastatel 2013–2023 15,2 protsendini, tõusis Hiina osakaal samal perioodil 14,3 protsendilt 22,1 protsendile. See nihe ei tulene üksnes suhtelistest kulueelistest, vaid ka tööstuspoliitika pealetungist: 2019. aastal said Hiina masinatootjad otseseid ja kaudseid toetusi keskmiselt 15,7 miljonit eurot ettevõtte kohta, mis võimaldas neil pakkuda tooteid hindadega, mis on mõnikord 50 protsenti madalamad kui Saksamaa tase. Samal ajal ennustab 61 protsenti VDMA liikmetest, et neil on viie aasta pärast vaid keskmine või halb konkurentsipositsioon.

Sellises keskkonnas kujutab Baier & Michelsi otsus investeerida oma Ober-Ramstadti tehasesse 20 miljonit eurot, mis on vastuolus tootmise välismaale viimise trendiga, endast strateegilist positsioneerimiskäiku. Tegevdirektor Jörg Pohl sõnastas selgelt põhjenduse: uue halli tootmistehnoloogia pakub nii olulisi eeliseid, et edasised investeeringud tehnoloogiasse on kindlad. Ta väitis, et ettevõte on välja töötanud tooteid, mis on praktiliselt võrratud ja pakuvad klientidele nii suuri eeliseid, et näiteks tööjõukulud ei ole esmatähtsad.

See väide paljastab nii põhilise dilemma kui ka potentsiaalse lahenduse. Saksamaa tööjõukulud on struktuurilt kõrgemad kui Aasias, kuid kõrgelt automatiseeritud ja tehnoloogiamahukad tootmisprotsessid suudavad seda puudust enam kui kompenseerida, kui need samaaegselt vähendavad tootmisaega kaheksa kuni kümme korda ja vähendavad drastiliselt materjalikulusid. Seega loob b&m-ECCO TEC tehnoloogia konkurentsieelise, mida ei saa madala palgaga riikides lihtsalt kulude kärpimisega korrata.

Baier & Michelsi uute klientide müügijuht Jana Tischler rõhutas Aasiast tulenevat suurt turusurvet kui täiendavat strateegilist aspekti. Masin kindlustab ettevõtte tootmiskoha Saksamaal, tagades samal ajal väga lühikesed transpordimarsruudid Euroopas. See väide viitab struktuurilisele eelisele, mis geopoliitiliste arengute tõttu üha olulisemaks muutub. Globaalsete tarneahelate vastupidavus on muutunud prioriteediks pärast pandeemiaga seotud häireid ja geopoliitilisi pingeid. Kohalikud või piirkondlikud väärtusahelad minimeerivad transpordiriske, vähendavad heitkoguseid ja võimaldavad klientide nõudmistele kiiremini reageerida.

Otsust paigutada tootmine Saksamaale, selle asemel et seda naaberriikidesse ELi riikidesse või Aasiast ümber paigutada, tuleb hinnata ka makromajanduslikust vaatenurgast. Uuringud näitavad, et kuigi sektoriteülene tootmise ümberpaigutamise strateegia vähendab sõltuvust, toob see kaasa ka märkimisväärse heaolu vähenemise. Täielik tootmise ümberpaigutamine vähendaks Saksamaa SKPd peaaegu 10 protsenti, kuna kaoksid globaalse tööjaotuse spetsialiseerumise eelised. Sellest hoolimata võib strateegiline tootmise ümberpaigutamine olla kasulik võtmesektorites, millel on suur lisandväärtus ja tehnoloogiline keerukus, eriti kui seda kombineerida tootlikkuse kasvuga tööstus 4.0 tehnoloogiate kaudu.

Meie globaalne tööstus- ja majandusalane ekspertiis äriarenduses, müügis ja turunduses - pilt: Xpert.Digital

Tööstusharu fookus: B2B, digitaliseerimine (tehisintellektist XR-ini), masinaehitus, logistika, taastuvenergia ja tööstus

Lisateavet selle kohta siin:

• Xpert Business Hub

Teemakeskus koos teadmiste ja ekspertiisiga:

• Teadmisplatvorm globaalse ja regionaalse majanduse, innovatsiooni ja tööstusharude suundumuste kohta
• Analüüside, impulsside ja taustteabe kogumine meie fookusvaldkondadest
• Koht ekspertiisi ja teabe saamiseks äri- ja tehnoloogiavaldkonna praeguste arengute kohta
• Teemakeskus ettevõtetele, kes soovivad õppida turgude, digitaliseerimise ja valdkonna uuenduste kohta

Majanduslik ja ökoloogiline sünergia

Saksamaa 2025. aasta jätkusuutlikkuse auhinna tunnustus rõhutab tehnoloogia kahekordset kasu: majanduslikku efektiivsust ja ökoloogilist efektiivsust. Žürii tunnustas selgesõnaliselt selle panust primaarressursside tarbimise vähendamisse ja tõhususe kasvu suure nõudlusega sektoris. Piirkondlike väärtusahelate tugevdamise ja pikamaavedude vältimise kaudu aitab protsess kaasa ka heitkoguste vähendamisele.

See kombinatsioon on tööstuspoliitika seisukohast väga oluline. ELi taksonoomia ja rangemad kliimaeesmärgid sunnivad ettevõtteid oma tootmist dekarboniseerima. Samal ajal tõusevad energiakulud Euroopas struktuurselt üle Aasia taseme, mis ohustab energiamahukate tööstusharude konkurentsivõimet. Seetõttu on tehnoloogiad, mis ühendavad dramaatilise CO2-heite vähendamise kulude kokkuhoiuga, muutumas peamiseks konkurentsiteguriks.

Külmvormimise materjalitõhususel on mõju mitmel tasandil. Esiteks väheneb otsene materjalikulu, mis praeguste volatiilsete toorainehindade tõttu vähendab koheselt tootmiskulusid. Teiseks jäävad ära metallilaastude kõrvaldamiskulud. Kolmandaks väheneb oluliselt energiatarbimine, kuna energiamahukat kuumtöötlust pole vaja ja külmvormimine ise toimub toatemperatuuril. Neljandaks võimaldab vormitud osade suurem täpsus täpsemaid tolerantse ilma järgnevate lihvimisprotsessideta, mis säästab energiat ja aega veelgi.

Ringmajanduse perspektiiv tugevdab neid eeliseid. Peaaegu täielik materjali kasutamine vähendab vajadust esmaste toorainete järele. Samal ajal on külmvaltsitud komponendid tänu suurenenud tugevusele vastupidavamad, mis pikendab toote elutsüklit ja vähendab ressursikasutust kogu nende kasutusfaasi vältel. Uuringud näitavad, et komponentide eluea pikendamisega optimeeritud tootmisprotsesside abil saab CO2-heidet vähendada kuni 30 protsenti.

Rakendusvaldkonnad ja tööstuslik tähtsus

Lameda valtsimise tehnoloogia olulisus selgub valmistatud täppisdetailide rakendusvaldkondadest. Kolvivardad on ehitusmasinate, kaevandusseadmete, avamererajatiste ja tööstuspresside hüdrauliliste silindrite põhikomponendid. Need silindrid muudavad hüdraulilise rõhu mehaaniliseks jõuks ja peavad vastu pidama äärmuslikele koormustele. Kolvivarda kvaliteet – selle pinnaviimistlus, sirgus, kõvadus ja tugevus – määrab oluliselt kogu hüdraulikasüsteemi töökindluse ja kasutusea.

Tööpinkides, positsioneerimissüsteemides ja käigukastides leidub ajamvõlle ja veovõlle. Need edastavad pöördemomenti või muudavad pöörlemise lineaarseks liikumiseks, mis nõuab suurimat täpsust ja kandevõimet. Võimalus toota selliseid komponente ilma töötlemiseta, keerukate profiilide ja muutuva läbimõõduga piki pikitelge, avab disaineritele uusi vabadusastmeid kerge konstruktsiooni ja funktsiooni integreeritud disaini osas.

Nende komponentide turg on märkimisväärne. Ainuüksi ülemaailmse hüdrosilindrite turu suuruseks hinnatakse mitu miljardit eurot aastas ning nõudluse kasvu soodustavad taastuvenergia laienemine, taristuprojektid ja tööstusautomaatika. Võimalus toota neid osi oluliselt kiiremini, kulutõhusamalt ja jätkusuutlikumalt annab tootjatele mitte ainult konkurentsieelise, vaid vähendab ka kulusid kogu väärtusahelas.

See on eriti oluline elektromobiilsuse ja kergkonstruktsioonide kontekstis. Külmvormimine võimaldab toota sama tugevusega või suurema tugevusega kergemaid komponente sama kaalu juures. See on kriitilise tähtsusega elektriajamisüsteemide ja akukandjate puhul, kus iga säästetud kilogramm suurendab sõiduulatust või vähendab aku mahtuvust. Külmvormimine võimaldab kasutada ka kulutõhusamaid alusmaterjale, mis omandavad vormimisprotsessi käigus vajalikud mehaanilised omadused.

Logistiline väljakutse ja tegevuse keerukus

125-tonnise masina transport ja paigaldamine illustreerib suurtööstusprojektide keerukust. Raskeveok tõi 100-tonnise keskse detaili Belgiast Rohrbachi kolme öö jooksul, millega kaasnes kuus lisakomponente vedavat veoautot. Spetsiaalsed kraanad pidid masinaosa äsjaehitatud tehasehoone katuse kaudu tõstma. Vaatamata hoolikale planeerimisele põhjustasid katusemeistrite saabumise viibimised talviste teeolude ja püsivalt paigaldatud katuseelementide eemaldamise raskuste tõttu neljatunnise viivituse.

Need väljakutsed on iseloomulikud tänapäevaste tootmissüsteemide nõudmistele. Masin ise ehitati Belgias, samal ajal kui tootmishall ehitati paralleelselt Rohrbachi – see on näide rahvusvahelisest tööjaotusest isegi Euroopa projektides. Halli ehituse, masinate tootmise, transpordi, kraanade montaaži ja lõpppaigalduse koordineerimine nõuab täpset projektijuhtimist ja arvukate spetsialistide kaasamist.

Pärast masina paigaldamist algab kasutuselevõtu ja tootmise käivitamise etapp. Selle käivitamise etapi jooksul tuleb optimeerida protsessiparameetreid, reguleerida tööriistu ja koolitada töötajaid, kuni saavutatakse seeriatootmisvalmidus ja sihttsükliajad on usaldusväärselt saavutatavad.

Digitaliseerimine ja Tööstus 4.0 integratsioon

Kaasaegsed valtsimistehased on üha enam varustatud Tööstus 4.0 funktsioonidega. Andurid salvestavad protsessiparameetreid reaalajas, iseõppivad juhtimissüsteemid kompenseerivad autonoomselt materjalispetsiifilisi erinevusi ja tööriistaandmeid loetakse automaatselt DMC-koodi abil. See digitaalne integratsioon võimaldab detailide jälgitavust, ennustavat hooldust ja pidevat protsesside optimeerimist.

Baier & Michelsi väljatöötatud iseõppiv juhtimissüsteem kujutab endast patenteeritud konkurentsieelist. Sellised adaptiivsed süsteemid on kasumlikkuse seisukohalt üliolulised, kuna need vähendavad praaki, lühendavad seadistusaegu ja maksimeerivad tehase kasutamist. Tööstusharus, kus hinnasurve tõttu kasumimarginaalid vähenevad, võib 85 ja 95 protsendilise tehase kasutamise määra erinevus tähendada kasumi ja kahjumi vahet.

Digitaliseerimine avab ka uusi ärimudeleid. Lisateenustena saab turustada kaughooldust, ennustavat hooldust ja andmepõhist protsessikonsultatsiooni. Masina ühendamine tootmisplaneerimissüsteemiga võimaldab tellimuste kõikumistega peaaegu reaalajas kohaneda ja optimeerib tarneahela juhtimist.

Keskmise suurusega ettevõte näitab, kuidas see toimib: Saksamaa konkurentsivõime tegevuskava

Baier & Michelsi areng on hea näide Saksa masinaehituse võimalikust suunast: tehnoloogiline juhtpositsioon protsessiinnovatsiooni kaudu, jätkusuutlikkus kui eristav tegur ja strateegiline kohapealne turvalisus tootlikkuse hüpete kaudu. Selle strateegia edu sõltub mitmest tegurist.

Esiteks peab poliitiline raamistik olema õige. Energiakulud, bürokraatia, maksukoormus ja infrastruktuuri kvaliteet on asukoha atraktiivsuse määramisel võtmetegurid. VDMA (Saksa Inseneriliit) nõuab õigustatult põhimõttelisi reforme: infrastruktuuri parandamist, maksusüsteemi rahvusvahelise konkurentsivõime suurendamist, regulatiivsete takistuste vähendamist ja taskukohaste energiahindade tagamist. Ilma nende struktuuriliste parandusteta ei piisa üksikute ettevõtete tehnoloogilisest tipptasemest asukoha kui terviku stabiliseerimiseks.

Teiseks on skaleerimine ülioluline. b&m-ECCO TEC tehnoloogia peab turul end kehtestama ja laialdase mõju saavutamiseks olema kasutusele võetud märkimisväärsetes kogustes. See nõuab veenvaid klientide soovitusi, tehnoloogiasiirdeid ja potentsiaalselt litsentsimist teistele tootjatele. Würth Group saab oma globaalse võrgustiku ja finantsjõuga selles protsessis mitmekordistajana tegutseda.

Kolmandaks tuleb säilitada teadus- ja arendustegevuse intensiivsus. Praeguse masina 28 000 tundi arendustööd näitavad vajalikku pidevat innovatsiooni. Avaliku sektori teadusrahastus, koostöö ülikoolide ja teadusinstituutidega ning intellektuaalomandi kaitse on edu saavutamiseks kriitilise tähtsusega tegurid.

Neljandaks, sõltuvust Hiina turust ei saa ignoreerida. Hiina on Saksamaa masinaehituse teine ​​​​kõige olulisem eksporditurg ja samal ajal Saksamaa kõige olulisem masinate tarnija. Ühepoolne lahtisidumise põhjustaks märkimisväärset heaolu langust. Seetõttu peab strateegia leidma tasakaalu müügiturgude mitmekesistamise, Euroopa konkurentsivõime suurendamise ja Hiinaga mitte-kriitilistes valdkondades tehtava valikulise koostöö vahel.

Maailma suurima lehtvaltsimismasina paigaldamine Rohrbachi on seega enamat kui lihtsalt tehniline meistriteos. See on avaldus Saksamaa tulevase elujõulisuse kohta tööstuspiirkonnana – tõestus, et kõrge palgaga riigid suudavad innovatsiooni, jätkusuutlikkuse ja tehnoloogilise tipptaseme abil globaalses konkurentsis hakkama saada. Kas see näide loob pretsedendi või jääb erandiks, selgub lähiaastatel. Üks on kindel: võidujooks pole kaotatud, kuid iga edasilükatud reformi ja iga tegemata investeeringuga väheneb vahe konkurentidega.

Konrad Wolfenstein

Aitan teid hea meelega isikliku konsultandina.

minuga ühendust võtta Wolfenstein ∂ xpert.digital

Helistage mulle lihtsalt alla +49 89 674 804 (München)

Linkedin