מכונת גלגול שטוחה מבית Baier & Michels ותהליך ECCO TEC - תהליך משולב של כבישה וגלגול לייצור חלקים מדויקים ללא שבבים

מהפכה בהנדסת מכונות: כיצד תהליך הגלגול החדש חוסך 80% חומר

המסירה וההתקנה של מפעל גלגול שטוח במשקל 125 טון באתר רורבאך באובר-רמשטאדט מסמנות הרבה יותר מהישג לוגיסטי בסוף שבוע מושלג בינואר. מאחורי אירוע זה מסתתר טרנספורמציה מהותית של הייצור התעשייתי, המדגימה כיצד חברות גרמניות חייבות להגיב ללחץ תחרותי עולמי מוגבר. המערכת שפותחה על ידי baier & michels מייצגת תשובה טכנולוגית לשאלה קיומית: האם ייצור אוטומטי מאוד וללא שבבים יכול לפצות על יתרונות העלות של המתחרים האסייתים ובמקביל לעמוד בדרישות האקולוגיות?

שיבוש טכנולוגי בייצור חלקים מדויקים

מכונת גלגול לסתות שטוחות מייצגת שינוי פרדיגמה מהותי בייצור חלקים מדויקים בעלי קנה ארוך. התהליך מבוסס על עקרון העיצוב הקר באמצעות שתי לסתות גלגול שטוחות המסתובבות נגדיות, אחת מהן נייחת בעוד שהשנייה נעה אופקית על ידי מנגנון ארכובה. חומר העבודה, הממוקם בין הלסתות, נוצר בהדרגה על ידי הגיאומטריה בצורת טריז של לסתות הגלגול, תוך סיבוב והפחתת שטח החתך שלו בו זמנית.

בניגוד למכונות ערגול מבוססות תבנית סיבובית, הפועלות באופן רציף ומשיגות קצבי מחזור גבוהים יותר, מכונות תבנית שטוחה מציעות יתרונות מכריעים עבור גדלי אצווה בינוניים וגיאומטריות מורכבות. היתרון הבסיסי טמון בעלויות ההשקעה הנמוכות משמעותית בשילוב עם גמישות, מה שהופך את התהליך למתאים במיוחד לנוף הייצור הבינוני באירופה. טכנולוגיית b&m-ECCO TEC שפותחה על ידי baier & michels משלבת תהליכי כבישה וערגול לתהליך ייצור ללא שבבים שיכול לייצר רכיבים המיוצרים באופן מסורתי באמצעות שלבי עיבוד מרובים בתהליך משולב יחיד.

חשיבותה של טכנולוגיה זו מתבהרת רק בהשוואה לעיבוד שבבי קונבנציונלי. מוטות בוכנה, צירי כוונון וגירי הנעה מיוצרים בדרך כלל על ידי חריטה, כרסום, חיתוך גלגלי שיניים, טיפול בחום וליטוש סופי - תהליך רב-שלבי, עתיר חומרים ואנרגיה. לעומת זאת, עיצוב קר ללא שבבים מנצל את חומר הגלם כמעט לחלוטין, מכיוון שלא מיוצרים שבבים. ניתן להשיג חיסכון בחומרים של עד 80 אחוז עבור חלקים מורכבים המעוצבים בקור. חיסכון זה מתורגם ליתרונות סביבתיים משמעותיים: פליטות CO2 פוחתות עד 67 אחוז מכיוון שתהליכי מיחזור עתירי אנרגיה עבור שבבי מתכת מבוטלים, והביקוש למשאבים ראשוניים מצטמצם באופן דרמטי.

הקשחת החומר במהלך תהליך העיצוב מציעה יתרון מטלורגי נוסף. סיבי החומר אינם מנותקים; במקום זאת, צפיפות הנקע בסריגי הגביש גדלה, וכתוצאה מכך נוצר מבנה פני שטח צפוף וגמיש במיוחד. הקשחת חומר זו יכולה לבטל את הצורך בטיפולים לאחר מכן כמו הקשחה, ובמקביל מאפשרת ערכי חוזק גבוהים יותר מאלה של רכיבים מעובדים. עבור יישומים קריטיים לבטיחות בצילינדרים הידראוליים, שבהם מוטות בוכנה נתונים לכוחות דחיסה ומתיחה עצומים, מדובר בשיפור משמעותי באיכות.

חשיבות אסטרטגית להנדסת מכונות גרמנית

יש לראות את ההשקעה של 20 מיליון אירו על ידי baier & michels, חברה מקבוצת Würth המעסיקה כ-500 עובדים, בהקשר של איום מהותי על הבסיס התעשייתי של גרמניה. הנדסת המכונות הגרמנית, שבאופן מסורתי מהווה עמוד השדרה של מדינה זו, המוכוונת ייצוא, עם למעלה מ-1.2 מיליון עובדים וחלק ייצוא העולה על 70 אחוזים, עומדת בפני מתקפה שיטתית מצד מתחרים סינים.

בעוד שנתח השוק של גרמניה ביצוא המכונות העולמי ירד ל-15.2 אחוזים בין 2013 ל-2023, נתח השוק של סין עלה מ-14.3 ל-22.1 אחוזים באותה תקופה. שינוי זה אינו נובע רק מיתרונות עלות יחסיים, אלא גם ממדיניות תעשייתית מתקפת: בשנת 2019, יצרני מכונות סיניים קיבלו סובסידיות ישירות ועקיפות בממוצע של 15.7 מיליון אירו לחברה, מה שאפשר להם להציע מוצרים במחירים שלעיתים נמוכים ב-50 אחוזים מהרמות הגרמניות. במקביל, 61 אחוז מחברי VDMA צופים כי יהיה להם מצב תחרותי ממוצע או גרוע בעוד חמש שנים.

בסביבה זו, החלטתה של Baier & Michels להשקיע 20 מיליון אירו באתר שלה באובר-רמשטאדט, בניגוד למגמת העברת הייצור לחו"ל, מייצגת צעד אסטרטגי של מיצוב. המנכ"ל יורג פול ניסח בבירור את הרציונל: טכנולוגיית הייצור באולם החדש מציעה יתרונות כה משמעותיים עד כי השקעה נוספת בטכנולוגיה היא ודאית. הוא הצהיר כי החברה פיתחה מוצרים כמעט ללא תחרות ומספקים יתרונות כה גבוהים ללקוח עד כי, למשל, עלויות עבודה אינן השיקול העיקרי.

הצהרה זו חושפת הן את הדילמה המרכזית והן את הפתרון הפוטנציאלי. עלויות העבודה בגרמניה גבוהות מבחינה מבנית מאשר באסיה, אך תהליכי ייצור אוטומטיים מאוד ועתירי טכנולוגיה יכולים לפצות על חיסרון זה ביותר אם הם מקצרים בו זמנית את זמני הייצור פי שמונה עד עשרה ומורידים באופן דרסטי את עלויות החומרים. טכנולוגיית b&m-ECCO TEC יוצרת אפוא יתרון תחרותי שלא ניתן לשכפל במדינות בעלות שכר נמוך רק על ידי קיצוץ בעלויות.

יאנה טישלר, ראש מחלקת מכירות ללקוחות חדשים ב-baier & michels, הדגישה את לחץ השוק הגבוה מצד אסיה כהיבט אסטרטגי נוסף. המכונה מאבטחת את אתר הייצור של החברה בגרמניה ובמקביל מבטיחה נתיבי תחבורה קצרים מאוד בתוך אירופה. הצהרה זו מצביעה על יתרון מבני שצובר חשיבות עקב ההתפתחויות הגיאופוליטיות. חוסן שרשראות האספקה ​​הגלובליות הפך לעדיפות מאז השיבושים והמתחים הגיאופוליטיים הקשורים למגפה. שרשראות ערך מקומיות או אזוריות ממזערות את סיכוני ההובלה, מפחיתות פליטות ומאפשרות זמני תגובה מהירים יותר לדרישות הלקוחות.

ההחלטה למקם ייצור בגרמניה במקום לנדוד למדינות שכנות באיחוד האירופי או להעתיק את הייצור מאסיה חייבת להיבחן גם מנקודת מבט מקרו-כלכלית. מחקרים מראים כי בעוד שאסטרטגיית העברת ייצור חוצת מגזרים מפחיתה תלות, היא כרוכה גם בהפסדים משמעותיים בשגשוג. העברת ייצור מלאה תפחית את התמ"ג של גרמניה בכמעט 10 אחוזים, שכן יתרונות ההתמחות של חלוקת העבודה הגלובלית יאבדו. עם זאת, העברת ייצור אסטרטגית יכולה להיות מועילה במגזרים מרכזיים בעלי ערך מוסף גבוה ומורכבות טכנולוגית, במיוחד בשילוב עם עלייה בפריון באמצעות טכנולוגיות Industry 4.0.

תחומי מיקוד בתעשייה: B2B, דיגיטציה (מבינה מלאכותית ל-XR), הנדסת מכונות, לוגיסטיקה, אנרגיות מתחדשות ותעשייה

מידע נוסף כאן:

• מרכז עסקים מומחים

מרכז נושאי המציע תובנות ומומחיות:

• פלטפורמת ידע המכסה כלכלות גלובליות ואזוריות, חדשנות ומגמות ספציפיות לתעשייה
• אוסף של ניתוחים, תובנות ומידע רקע מתחומי המיקוד המרכזיים שלנו
• מקום למומחיות ומידע על התפתחויות עדכניות בעסקים ובטכנולוגיה
• מרכז לחברות המחפשות מידע על שווקים, דיגיטציה וחדשנות בתעשייה

סינרגיות כלכליות ואקולוגיות

ההכרה בפרס הקיימות הגרמני לשנת 2025 מדגישה את התועלת הכפולה של הטכנולוגיה: יעילות כלכלית ואפקטיביות אקולוגית. חבר השופטים הכיר במפורש בתרומתה להפחתת צריכת משאבים ראשוניים ולרווחי היעילות במגזר בעל ביקוש גבוה. על ידי חיזוק שרשראות הערך האזוריות והימנעות מתחבורה למרחקים ארוכים, התהליך תורם גם להפחתת פליטות.

שילוב זה רלוונטי ביותר מנקודת מבט של מדיניות תעשייתית. הטקסונומיה של האיחוד האירופי ויעדי אקלים מחמירים יותר מאלצים חברות להפחית את פליטות הפחמן בייצור שלהן. במקביל, עלויות האנרגיה באירופה עולות באופן מבני מעל לרמות האסייתיות, ומסכנות את התחרותיות של תעשיות עתירות אנרגיה. טכנולוגיות המשלבות הפחתות דרמטיות של פליטות CO2 עם חיסכון בעלויות הופכות לפיכך לגורם תחרותי מרכזי.

יעילות החומרים של עיצוב קר משפיעה בכמה רמות. ראשית, צריכת החומרים הישירה פוחתת, מה שמפחית באופן מיידי את עלויות הייצור, בהתחשב במחירי חומרי הגלם התנודתיים הנוכחיים. שנית, עלויות סילוק שבבי מתכת מתבטלות. שלישית, צריכת האנרגיה מצטמצמת משמעותית, מכיוון שלא נדרש טיפול בחום עתיר אנרגיה והעיצוב הקר עצמו מתבצע בטמפרטורת החדר. רביעית, הדיוק הגבוה יותר של החלקים המעוצבים מאפשר סבולות צפופות יותר ללא תהליכי השחזה נוספים, וכתוצאה מכך חיסכון נוסף באנרגיה ובזמן.

הפרספקטיבה של הכלכלה המעגלית מחזקת יתרונות אלה. ניצול כמעט מלא של חומרים ממזער את הצורך בחומרי גלם ראשוניים. במקביל, רכיבים בעיצוב קר עמידים יותר בשל חוזקם המוגבר, מה שמאריך את מחזורי חיי המוצר ומפחית את צריכת המשאבים לאורך כל שלב השימוש שלהם. מחקרים מראים שניתן להשיג הפחתת פליטות CO2 של עד 30 אחוזים על ידי הארכת תוחלת החיים של רכיבים באמצעות תהליכי ייצור אופטימליים.

תחומי יישום ורלוונטיות תעשייתית

החשיבות של טכנולוגיית גלגול שטוח מתבררת מתחומי היישום של החלקים המדויקים המיוצרים. מוטות בוכנה הם רכיבים מרכזיים בצילינדרים הידראוליים המשמשים במכונות בנייה, ציוד כרייה, מתקנים ימיים ומכבשים תעשייתיים. צילינדרים אלה ממירים לחץ הידראולי לכוח מכני וחייבים לעמוד בעומסים קיצוניים. איכות מוט הבוכנה - גימור פני השטח שלו, ישרותו, קשיותו וחוזקו - קובעת באופן משמעותי את אמינות התפעול ואת חיי השירות של המערכת ההידראולית כולה.

צירים פעילים וגירים הנעה נמצאים במכונות כלים, מערכות מיקום ותיבות הילוכים. הם מעבירים מומנט או ממירים סיבוב לתנועה ליניארית, מה שדורש את הדיוק הגבוה ביותר ואת כושר הנשיאה הגבוה ביותר. היכולת לייצר רכיבים כאלה ללא עיבוד שבבי, עם פרופילים מורכבים וקטרים ​​משתנים לאורך הציר האורכי, פותחת דרגות חופש חדשות עבור מתכננים בבנייה קלת משקל ובתכנון משולב פונקציונליות.

שוק הרכיבים הללו הוא משמעותי. שוק צילינדרים הידראוליים העולמי לבדו מוערך בכמה מיליארדי יורו בשנה, כאשר הביקוש הגובר מונע על ידי הרחבת אנרגיות מתחדשות, פרויקטים של תשתית ואוטומציה תעשייתית. היכולת לייצר חלקים אלה מהר יותר, חסכונית יותר ובת קיימא יותר לא רק מעניקה ליצרנים יתרון תחרותי אלא גם מפחיתה עלויות לאורך כל שרשרת הערך.

זה רלוונטי במיוחד בהקשר של ניידות חשמלית ובנייה קלת משקל. עיצוב קר מאפשר רכיבים קלים יותר בעלי חוזק זהה או חוזק גבוה יותר עם אותו משקל. זה קריטי עבור מערכות הנעה חשמליות ונושאי סוללות, שבהן כל קילוגרם שנחסך מגדיל את טווח הנסיעה או מפחית את קיבולת הסוללה. עיצוב קר מאפשר גם שימוש בחומרי בסיס חסכוניים יותר, אשר רוכשים את התכונות המכניות הדרושות בתהליך העיצוב.

אתגר לוגיסטי ומורכבות תפעולית

ההובלה וההתקנה של המכונה במשקל 125 טון ממחישים את מורכבותם של פרויקטים תעשייתיים בקנה מידה גדול. רכב תובלה כבד הביא את החלק המרכזי במשקל 100 טון מבלגיה לרורבאך במשך שלושה לילות, בליווי שש משאיות נוספות שנשאו רכיבים נוספים. מנופים מיוחדים נאלצו להרים את חלק המכונה דרך גג בניין המפעל החדש שנבנה. למרות תכנון קפדני, עיכובים בהגעת קבלני הגג עקב תנאי הדרך החורפיים וקשיים בהסרת אלמנטי הגג שהותקנו באופן קבוע גרמו לעיכוב של ארבע שעות.

אתגרים אלה הם סימפטומטיקה לדרישות של מערכות ייצור מודרניות. המכונה עצמה נבנתה בבלגיה, בעוד שאולם הייצור נבנה במקביל ברוהרבאך – דוגמה לחלוקת עבודה בינלאומית, אפילו בפרויקטים אירופיים. תיאום בניית האולם, ייצור המכונות, ההובלה, הרכבת העגורן וההתקנה הסופית דורש ניהול פרויקט מדויק ושילוב של מומחים רבים.

לאחר התקנת המכונה, מתחיל שלב ההפעלה וההפעלת הייצור. במהלך שלב הפעלה זה, יש לבצע אופטימיזציה של פרמטרי התהליך, להתאים את הכלים ולהכשיר את העובדים עד להשגת מוכנות לייצור סדרתי וניתן יהיה לממש באופן אמין את זמני המחזור המיועדים.

דיגיטציה ושילוב תעשייה 4.0

מפעלי גלגול מודרניים מצוידים יותר ויותר בפונקציות של Industry 4.0. חיישנים רושמים פרמטרי תהליך בזמן אמת, מערכות בקרה בעלות למידה עצמית מפצות באופן אוטונומי על שינויים ספציפיים לחומר, ונתוני הכלים נקראים אוטומטית באמצעות קוד DMC. שילוב דיגיטלי זה מאפשר מעקב אחר חלקים, תחזוקה חזויה ואופטימיזציה מתמשכת של תהליכים.

מערכת הבקרה בעלת הלמידה העצמית שפותחה על ידי Baier & Michels מייצגת יתרון תחרותי קנייני. מערכות אדפטיביות כאלה הן קריטיות לרווחיות, שכן הן מפחיתות גרוטאות, מקצרות את זמני ההקמה וממקסמות את ניצול המפעל. בתעשייה שבה הרווחיות מצטמצמת עקב לחץ מחירים, ההבדל בין 85 ל-95 אחוז ניצול המפעל יכול להיות ההבדל בין רווח להפסד.

דיגיטציה פותחת גם מודלים עסקיים חדשים. תחזוקה מרחוק, תחזוקה חזויה וייעוץ תהליכים מבוסס נתונים יכולים להיכלל כשירותים נוספים. חיבור המכונה למערכת תכנון הייצור מאפשר התאמות כמעט בזמן אמת לתנודות בהזמנות ומייעל את ניהול שרשרת האספקה.

חברה בינונית מראה איך זה נעשה: תוכנית אב לתחרותיות של גרמניה

הפיתוח ב-Baier & Michels מדגים נתיב אפשרי עבור הנדסת מכונות גרמנית: מנהיגות טכנולוגית באמצעות חדשנות תהליכית, קיימות כגורם מבדיל, ואבטחת אתר אסטרטגית באמצעות קפיצות פרודוקטיביות. הצלחתה של אסטרטגיה זו תלויה במספר גורמים.

ראשית, המסגרת הפוליטית חייבת להיות נכונה. עלויות אנרגיה, בירוקרטיה, נטל מס ואיכות תשתית הם גורמים מרכזיים בקביעת האטרקטיביות של מקום. VDMA (התאחדות ההנדסה הגרמנית) קוראת בצדק לרפורמות יסודיות: שיפור התשתיות, תחרותיות בינלאומית של מערכת המס, הפחתת מכשולים רגולטוריים והבטחת מחירי אנרגיה במחירים נוחים. ללא שיפורים מבניים אלה, המצוינות הטכנולוגית של חברות בודדות לא תספיק כדי לייצב את המקום בכללותו.

שנית, קנה מידה הוא קריטי. טכנולוגיית b&m-ECCO TEC חייבת לבסס את עצמה בשוק ולהיות מיושמת בכמויות משמעותיות כדי להשיג השפעה נרחבת. זה דורש המלצות משכנעות מלקוחות, העברת טכנולוגיה, ואולי רישוי ליצרנים אחרים. קבוצת Würth, עם הרשת הגלובלית והחוסן הפיננסי שלה, יכולה לשמש כמכפיל בתהליך זה.

שלישית, יש לשמור על עוצמת המחקר והפיתוח. 28,000 שעות הפיתוח עבור המכונה הנוכחית מדגימות את החדשנות המתמשכת הנדרשת. מימון ציבורי למחקר, שיתופי פעולה עם אוניברסיטאות ומכוני מחקר והגנה על קניין רוחני הם גורמי הצלחה קריטיים.

רביעית, אי אפשר להתעלם מהתלות בשוק הסיני. סין היא שוק היצוא השני בחשיבותו להנדסת מכונות גרמנית, ובמקביל, ספקית המכונות החשובה ביותר של גרמניה. ניתוק חד-צדדי יגרום לאובדן משמעותי בשגשוג. לכן, האסטרטגיה חייבת למצוא איזון בין גיוון שווקי המכירות, הגברת התחרותיות באירופה ושיתוף פעולה סלקטיבי עם סין בתחומים שאינם קריטיים.

התקנת מכונת הגלגול השטוחה הגדולה בעולם ברוהרבאך היא אפוא יותר מסתם יצירת מופת טכנית. זוהי הצהרה על עתיד הכדאיות של גרמניה כמקום תעשייתי - הוכחה לכך שמדינות בעלות שכר גבוה יכולות לעמוד בתחרות העולמית באמצעות חדשנות, קיימות ומצוינות טכנולוגית. האם דוגמה זו קובעת תקדים או תישאר חריג יתברר בשנים הקרובות. דבר אחד בטוח: המירוץ לא אבוד, אך הפער מהתחרות מצטמצם עם כל רפורמה מתעכבת וכל השקעה שהוחמצה.

אשמח לשמש כיועץ האישי שלך.

ניתן ליצור איתי קשר בכתובת wolfenstein∂xpert.digital או

פשוט התקשרו אליי למספר +49 7348 4088 965 .

לינקדאין