Плоскопрокатний верстат Baier & Michels та процес ECCO TEC – комбінований процес пресування та прокатки для безстружкового виготовлення прецизійних деталей

Революція в машинобудуванні: Як цей новий процес прокатки економить 80% матеріалу

Поставка та встановлення 125-тонного плоскопрокатного стану на об'єкті Rohrbach в Обер-Рамштадті знаменує собою набагато більше, ніж просто логістичний подвиг у сніжні січневі вихідні. За цією подією стоїть фундаментальна трансформація промислового виробництва, яка ілюструє, як німецькі компанії повинні реагувати на посилений глобальний конкурентний тиск. Система, розроблена baier & michels, є технологічною відповіддю на екзистенційне питання: чи може високоавтоматизоване безстружкове виробництво компенсувати переваги азійських конкурентів у вартості, одночасно відповідаючи екологічним вимогам?

Технологічні порушення у виробництві прецизійних деталей

Плоскощелепний вальцювальний верстат являє собою фундаментальну зміну парадигми у виробництві прецизійних деталей з довгим хвостовиком. Процес базується на принципі холодного формування з використанням двох плоских вальцювальних щелеп, що обертаються в протилежних напрямках, одна з яких нерухома, а інша переміщується горизонтально за допомогою кривошипного механізму. Заготовка, розташована між щелепами, поступово формується клиноподібною геометрією вальцювальних щелеп, одночасно обертаючись і зменшуючи площу свого поперечного перерізу.

На відміну від роторних прокатних верстатів на основі матриць, які працюють безперервно та досягають вищої частоти циклів, плоскі прокатні верстати пропонують вирішальні переваги для середніх розмірів партій та складних геометрій. Основна перевага полягає у значно нижчих інвестиційних витратах у поєднанні з гнучкістю, що робить процес особливо придатним для європейського середнього виробничого ландшафту. Технологія b&m-ECCO TEC, розроблена baier & michels, поєднує процеси пресування та прокатки в безстружковий виробничий процес, який може виготовляти компоненти, які традиційно виготовляються за допомогою кількох етапів обробки, в одному інтегрованому процесі.

Значення цієї технології стає зрозумілим лише в порівнянні зі звичайною механічною обробкою. Поршневі штоки, регулювальні шпинделі та карданні вали зазвичай виготовляються за допомогою токарної обробки, фрезерування, зубонарізання, термічної обробки та остаточного шліфування – багатоетапного, матеріаломісткого та енергоємного процесу. З іншого боку, безстружкове холодне формування майже повністю використовує сировину, оскільки стружка не утворюється. Для складних холодноформованих деталей можна досягти економії матеріалу до 80 відсотків. Ця економія призводить до значних екологічних переваг: викиди CO2 зменшуються до 67 відсотків, оскільки енергоємні процеси переробки металевої стружки усуваються, а потреба в первинних ресурсах різко зменшується.

Зміцнення матеріалу під час процесу формування пропонує додаткову металургійну перевагу. Волокна матеріалу не розриваються; натомість збільшується щільність дислокацій у кристалічних решітках, що призводить до щільнішої, особливо пружної структури поверхні. Таке зміцнення може усунути необхідність подальшої обробки, такої як гартування, і одночасно забезпечує вищі значення міцності, ніж у оброблених компонентів. Для критично важливих для безпеки застосувань у гідравлічних циліндрах, де штоки поршнів піддаються величезним силам стиску та розтягу, це являє собою значне покращення якості.

Стратегічне значення для німецького машинобудування

Інвестиції у розмірі 20 мільйонів євро від компанії Baier & Michels, члена групи Würth Group, яка має близько 500 співробітників, слід розглядати в контексті фундаментальної загрози промисловій базі Німеччини. Німецьке машинобудування, яке традиційно є основою цієї експортно-орієнтованої країни з понад 1,2 мільйонами працівників та часткою експорту, що перевищує 70 відсотків, стикається з систематичними атаками з боку китайських конкурентів.

Хоча частка Німеччини на світовому експорті машин скоротилася до 15,2 відсотка між 2013 і 2023 роками, частка Китаю за той самий період зросла з 14,3 до 22,1 відсотка. Цей зсув зумовлений не лише порівняльними перевагами у вартості, а й наступом у промисловій політиці: у 2019 році китайські виробники машин отримали прямі та непрямі субсидії в середньому 15,7 мільйона євро на компанію, що дозволило їм пропонувати продукцію за цінами, які іноді на 50 відсотків нижчі за німецький рівень. Водночас 61 відсоток членів VDMA прогнозують, що через п'ять років вони матимуть лише середню або погану конкурентну позицію.

У цих умовах рішення Baier & Michels інвестувати 20 мільйонів євро на своєму заводі в Обер-Рамштадті, що суперечить тенденції перенесення виробництва за кордон, є стратегічним кроком у позиціонуванні. Керуючий директор Йорг Пол чітко сформулював обґрунтування: виробнича технологія в новому цеху пропонує настільки значні переваги, що подальші інвестиції в технологію є гарантованими. Він заявив, що компанія розробила продукти, які практично не мають аналогів і забезпечують настільки високі переваги для клієнтів, що, наприклад, витрати на оплату праці не є першочерговим фактором.

Це твердження розкриває як основну дилему, так і потенційне рішення. Вартість робочої сили в Німеччині структурно вища, ніж в Азії, але високоавтоматизовані, технологічно інтенсивні виробничі процеси можуть більш ніж компенсувати цей недолік, якщо вони одночасно скоротять час виробництва у вісім-десять разів і різко знизять витрати на матеріали. Таким чином, технологія b&m-ECCO TEC створює конкурентну перевагу, яку неможливо відтворити в країнах з низькою заробітною платою, просто скоротивши витрати.

Яна Тішлер, керівник відділу продажів новим клієнтам компанії Baier & Michels, наголосила на високому тиску на ринок з боку Азії як на ще одному стратегічному аспекті. Машина захищає виробничий майданчик компанії в Німеччині, одночасно забезпечуючи дуже короткі транспортні маршрути в межах Європи. Це твердження вказує на структурну перевагу, яка набуває значення через геополітичні події. Стійкість глобальних ланцюгів поставок стала пріоритетом після пандемічних збоїв та геополітичної напруженості. Місцеві або регіональні ланцюги створення вартості мінімізують транспортні ризики, зменшують викиди та забезпечують швидше реагування на вимоги клієнтів.

Рішення розмістити виробництво в Німеччині, а не переносити виробництво до сусідніх країн ЄС або з Азії, також має бути оцінено з макроекономічної точки зору. Дослідження показують, що хоча міжгалузева стратегія перенесення виробництва зменшує залежність, вона також тягне за собою значні втрати добробуту. Повне перенесення виробництва зменшить ВВП Німеччини майже на 10 відсотків, оскільки будуть втрачені переваги спеціалізації глобального поділу праці. Тим не менш, стратегічне перенесення виробництва може бути корисним у ключових секторах з високою доданою вартістю та технологічною складністю, особливо в поєднанні зі зростанням продуктивності завдяки технологіям Індустрії 4.0.

Наша глобальна галузева та бізнес-експертиза в розвитку бізнесу, продажах та маркетингу - Зображення: Xpert.Digital

Галузевий фокус: B2B, цифровізація (від штучного інтелекту до XR), машинобудування, логістика, відновлювані джерела енергії та промисловість

Детальніше про це тут:

• Бізнес-центр Xpert

Тематичний центр з аналітичними матеріалами та експертними знаннями:

• Платформа знань про світову та регіональну економіку, інновації та галузеві тенденції
• Збір аналізів, імпульсів та довідкової інформації з наших пріоритетних напрямків
• Місце для експертів та інформації про поточні розробки в бізнесі та технологіях
• Тематичний центр для компаній, які хочуть дізнатися про ринки, цифровізацію та галузеві інновації

Економічна та екологічна синергія

Визнання Німецькою премією за сталий розвиток 2025 року підкреслює подвійну перевагу технології: економічну ефективність та екологічну результативність. Журі чітко відзначило її внесок у скорочення споживання первинних ресурсів та підвищення ефективності в секторі з високим попитом. Зміцнюючи регіональні ланцюги створення вартості та уникаючи перевезень на далекі відстані, цей процес також сприяє зменшенню викидів.

Це поєднання є надзвичайно актуальним з точки зору промислової політики. Таксономія ЄС та суворіші кліматичні цілі змушують компанії декарбонізувати своє виробництво. Водночас, витрати на енергію в Європі структурно зростають вище рівня Азії, що ставить під загрозу конкурентоспроможність енергоємних галузей промисловості. Тому технології, що поєднують різке скорочення викидів CO2 з економією витрат, стають ключовим конкурентним фактором.

Матеріальна ефективність холодного формування впливає на кілька рівнів. По-перше, зменшується пряме споживання матеріалу, що, враховуючи поточні нестабільні ціни на сировину, одразу знижує виробничі витрати. По-друге, виключаються витрати на утилізацію металевої стружки. По-третє, значно зменшується споживання енергії, оскільки не потрібна енергоємна термічна обробка, а саме холодне формування відбувається за кімнатної температури. По-четверте, вища точність відформованих деталей дозволяє досягти жорсткіших допусків без подальших процесів шліфування, що призводить до додаткової економії енергії та часу.

Перспектива циркулярної економіки підсилює ці переваги. Майже повне використання матеріалів мінімізує потребу в первинній сировині. Водночас, холодноформовані компоненти є більш довговічними завдяки своїй підвищеній міцності, що подовжує життєвий цикл продукції та зменшує споживання ресурсів протягом усього етапу її використання. Дослідження показують, що скорочення викидів CO2 до 30 відсотків можна досягти, подовжуючи термін служби компонентів завдяки оптимізованим виробничим процесам.

Галузі застосування та промислова значущість

Значення технології плоского вальцювання стає зрозумілим із областей застосування виготовлених точних деталей. Поршневі штоки є ключовими компонентами гідравлічних циліндрів, що використовуються в будівельній техніці, гірничому обладнанні, морських установках та промислових пресах. Ці циліндри перетворюють гідравлічний тиск на механічну силу та повинні витримувати екстремальні навантаження. Якість поршневого штока — його обробка поверхні, прямолінійність, твердість та міцність — суттєво визначає експлуатаційну надійність та термін служби всієї гідравлічної системи.

Привідні шпинделі та карданні вали використовуються у верстатах, системах позиціонування та коробках передач. Вони передають крутний момент або перетворюють обертання на лінійний рух, що вимагає найвищої точності та несучої здатності. Можливість виготовляти такі компоненти без механічної обробки, зі складними профілями та змінними діаметрами вздовж поздовжньої осі, відкриває нові ступені свободи для конструкторів у легких конструкціях та функціонально інтегрованому проектуванні.

Ринок цих компонентів є значним. Тільки світовий ринок гідравлічних циліндрів оцінюється в кілька мільярдів євро щорічно, при цьому зростаючий попит зумовлений розширенням відновлюваних джерел енергії, інфраструктурними проектами та промисловою автоматизацією. Здатність виробляти ці деталі значно швидше, економічно ефективніше та екологічніше не лише дає виробникам конкурентну перевагу, але й знижує витрати по всьому ланцюжку створення вартості.

Це особливо актуально в контексті електромобільності та легкого будівництва. Холодне формування дозволяє створювати легші компоненти з такою ж міцністю або вищою міцністю при тій самій вазі. Це критично важливо для систем електроприводу та акумуляторних батарей, де кожен зекономлений кілограм збільшує запас ходу або зменшує ємність акумулятора. Холодне формування також дозволяє використовувати більш економічно ефективні базові матеріали, які набувають необхідних механічних властивостей завдяки процесу формування.

Логістичні виклики та операційна складність

Транспортування та встановлення 125-тонної машини ілюструють складність масштабних промислових проектів. Важкий транспортний засіб доставив 100-тонну центральну частину з Бельгії до Рорбаха протягом трьох ночей у супроводі шести інших вантажівок, які перевозили додаткові компоненти. Спеціальні крани мали підняти деталь машини через дах нещодавно збудованої заводської будівлі. Незважаючи на ретельне планування, затримки з прибуттям покрівельників через зимові дорожні умови та труднощі з демонтажем постійно встановлених елементів покрівлі призвели до чотиригодинної затримки.

Ці виклики є симптоматичними для вимог сучасних виробничих систем. Сама машина була побудована в Бельгії, а виробничий цех паралельно будувався в Рорбаху – приклад міжнародного розподілу праці, навіть у європейських проектах. Координація будівництва цеху, виробництва машин, транспортування, складання кранів та остаточного монтажу вимагає точного управління проектом та інтеграції численних спеціалістів.

Після встановлення машини починається фаза введення в експлуатацію та запуску виробництва. Під час цієї фази запуску необхідно оптимізувати параметри процесу, налаштувати інструменти та навчити персонал, поки не буде досягнуто готовності до серійного виробництва та не можна буде надійно реалізувати цільові часи циклу.

Цифровізація та інтеграція Індустрії 4.0

Сучасні прокатні стани все частіше оснащені функціями Індустрії 4.0. Датчики реєструють параметри процесу в режимі реального часу, самонавчальні системи керування автономно компенсують варіації, характерні для матеріалу, а дані інструменту автоматично зчитуються за допомогою коду DMC. Ця цифрова інтеграція забезпечує відстеження деталей, прогнозне обслуговування та безперервну оптимізацію процесів.

Система керування, що самонавчається, розроблена Baier & Michels, є власною конкурентною перевагою. Такі адаптивні системи мають вирішальне значення для прибутковості, оскільки вони зменшують брак, скорочують час налаштування та максимізують використання обладнання. У галузі, де маржа скорочується через ціновий тиск, різниця між 85 та 95-відсотковим використанням обладнання може означати різницю між прибутком та збитком.

Цифровізація також відкриває нові бізнес-моделі. Дистанційне обслуговування, прогнозне обслуговування та консалтинг процесів на основі даних можуть бути запропоновані як додаткові послуги. Мережеве з'єднання машини з системою планування виробництва дозволяє майже в режимі реального часу коригувати коливання замовлень та оптимізувати управління ланцюгом поставок.

Середня компанія показує, як це робиться: План конкурентоспроможності Німеччини

Розробка Baier & Michels є прикладом можливого шляху розвитку німецького машинобудування: технологічне лідерство завдяки інноваціям процесів, сталий розвиток як фактор диференціації та стратегічна безпека об'єктів завдяки стрибкам продуктивності. Успіх цієї стратегії залежить від кількох факторів.

По-перше, політична база має бути правильною. Вартість енергії, бюрократія, податкове навантаження та якість інфраструктури є ключовими факторами, що визначають привабливість місця розташування. VDMA (Німецька федерація машинобудування) справедливо закликає до фундаментальних реформ: покращення інфраструктури, міжнародної конкурентоспроможності податкової системи, зменшення регуляторних перешкод та забезпечення доступних цін на енергоносії. Без цих структурних удосконалень технологічної досконалості окремих компаній буде недостатньо для стабілізації місця розташування в цілому.

По-друге, масштабування має вирішальне значення. Технологія b&m-ECCO TEC повинна закріпитися на ринку та застосовуватися у значних кількостях, щоб досягти широкого впливу. Це вимагає переконливих рекомендацій клієнтів, передачі технологій та потенційного ліцензування іншим виробникам. Група Würth, з її глобальною мережею та фінансовою потужністю, може виступати мультиплікатором у цьому процесі.

По-третє, необхідно підтримувати інтенсивність досліджень і розробок. 28 000 годин конструкторської роботи для поточної машини демонструють необхідність постійних інновацій. Державне фінансування досліджень, співпраця з університетами та дослідницькими інститутами, а також захист інтелектуальної власності є критично важливими факторами успіху.

По-четверте, не можна ігнорувати залежність від китайського ринку. Китай є другим за важливістю експортним ринком для німецького машинобудування і водночас найважливішим постачальником обладнання для Німеччини. Одностороннє роз'єднання призведе до значних втрат добробуту. Тому стратегія повинна знаходити баланс між диверсифікацією ринків збуту, підвищенням конкурентоспроможності в Європі та вибірковою співпрацею з Китаєм у некритичних сферах.

Встановлення найбільшого у світі плоскопрокатного верстата в Рорбаху – це більше, ніж просто технічний шедевр. Це твердження про майбутню життєздатність Німеччини як промислового регіону – доказ того, що країни з високою заробітною платою можуть вистояти у світовій конкуренції завдяки інноваціям, сталому розвитку та технологічній досконалості. Чи створить цей приклад прецедент, чи залишиться винятком, стане зрозуміло в найближчі роки. Одне можна сказати напевно: гонка не програна, але розрив із конкурентами зменшується з кожною затриманою реформою та кожною втраченою інвестицією.

Konrad Wolfenstein

Я радий допомогти вам як особистого консультанта.

зв’язатися зі мною під Вольфенштейном ∂ xpert.digital

зателефонуйте мені під +49 89 674 804 (Мюнхен)

LinkedIn