Der Name Zuse Hüller Hille steht für deutsche Ingenieurskunst aus Tradition. Bereits seit 1947 werden am Neckar-Standort Mosbach-Diedesheim Werkzeugmaschinen in Premium-Qualität gefertigt. Heute entstehen hier vor allem hochwertige horizontale Bearbeitungszentren, deren Spektrum von der Einzelmaschine bis hin zur Lösung für High-End-Anwendungen in Automotive und Aerospace reicht. Im Bestreben, den Energieverbrauch der hochwertigen Werkzeugmaschinen zu optimieren und sie durchgängig fit für Industrie 4.0 zu machen, geht der Maschinenbauer auch bei der Hydraulik neue Wege.
Die horizontalen 4- und 5-Achs-Bearbeitungszentren der neuen NBH-Serie zeichnen sich durch eine hohe Genauigkeit und Zerspanleistung aus. Für die exakte und schnelle Bearbeitung von Fahrzeug-, Flugzeug- oder Maschinenteilen rotieren High-Speed-Motorspindeln je nach Anforderung mit bis zu 16 000 U/min, Hochleistungsgetriebespindeln entfesseln bis zu 80 kW Antriebsleistung und 2600 Nm Drehmoment.
Für die hydraulischen Funktionen setzte der Maschinenbauer bislang auf eine Zwei-Pumpen-Lösung für Hoch- und Niederdruckaufgaben. Einfache Aufgaben wie Palettenwechsel oder Werkzeugschwenken beim Kassettenmagazin werden mit dem Systemdruck von 75 bar ausgeführt, während beispielsweise das Klemmen von Werkzeugen 240 bar erfordert. Mit Blick auf neue Energierichtlinien und Industrie 4.0 suchte Zuse Hüller Hille nach einem wirtschaftlichen Weg, um beide Druckbereiche über ein System abzubilden. Eine frequenzgesteuerte Lösung war bislang aber an hohen Investitionskosten gescheitert.
Die Vorzeichen für die gewünschte Optimierungsmaßnahme änderten sich Ende 2016, als Hydraulikpartner Bosch Rexroth ein neu entwickeltes Kompaktaggregat vorstellte, das sowohl über einen Frequenzumrichter mit voll verdrahteter Sensorik als auch über eine Industrie-4.0-Schnittstelle verfügt. „Bosch Rexroth war uns als Lieferant für hochwertige Ventile und Zylinder vertraut und berichtete uns bei gemeinsamen Überlegungen zu Industrie 4.0 von einer Neuentwicklung“, berichtet Georg Lörch, Teamleiter Hardware/Fluid bei Zuse Hüller Hille. „Wir hatten zuvor bereits einige Vorversuche mit frequenzgesteuerten Aggregaten unternommen und waren gespannt auf die Leistungsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit dieser Lösung.“ Das Design eignet sich ideal für Werkzeugmaschinen, da es nur über 50 Prozent Bauraum gegenüber vergleichbaren Aggregaten benötigt, alles in einem Gehäuse vereint.
Kompakt gebaut und intelligent
Das von Zuse Hüller Hille evaluierte Cytropac konzentriert auf kleinstem Raum einen drehzahlvariablen Sytronix-Pumpenantrieb mit Frequenzumrichter, Sensorik und Datenschnittstelle zu einem schaltschranklosen Kompaktaggregat. Dank der bedarfsgerechten Drehzahlregelung kann der Energiebedarf im Vergleich zu konventionellen Aggregaten um bis zu 80 Prozent gesenkt werden. Dies erleichtert dem Maschinenbauer die Einhaltung der Europäischen Ökodesign-Richtlinie 2009/125/EC und der teils noch schärferen Vorgaben der Automotive-Industrie.
Beim Ölvolumen spart das Cytropac bis zu 53 Prozent ein. Die verbleibenden 20 Liter werden von einem hocheffektiven Heat-Pipe-System gekühlt. Ebenfalls integriert ist ein entgasungsoptimierter Tank. Zur Steuerung und Überwachung kann die integrierte Sensorik alle relevanten Daten wie Druck, Temperatur, Füllstand, Verschmutzung und Volumenstrom sammeln, ehe sie mittels Sercos oder Multi-Ethernet-Schnittstelle in Echtzeit an die Maschinensteuerung weitergeleitet werden. Ferner sind alle elektrischen Schnittstellen steckbar, so dass keine Verdrahtung notwendig ist.
Zahlreiche Standardisierungseffekte
Weil das IP 54 geschützte Kompaktaggregat nach dem Anschluss von Strom, Fluid und Datenschnittstelle lediglich parametriert werden muss, profitiert der Maschinenbauer außerdem von einer beschleunigten Inbetriebnahme. Nachdem diese Vorteile in ausführlichen Tests überprüft wurden, führte der Maschinenbauer das Kompaktaggregat in alle horizontalen Bearbeitungszentren der Baureihen 5 bis 1000 ein. Durch eine im Aggregat integrierte Druckumschaltung lassen sich System- und Spanndruck autark von der Werkzeugmaschinensteuerung bedarfsgerecht erzeugen und nutzen.
„Mit der vereinheitlichten Hydraulikplattform stellen sich zahlreiche Standardisierungseffekte ein“, freut sich Lörch. „Die Anzahl unterschiedlicher Komponenten hat sich auf drei Baugruppen reduziert – neben dem Cytropac benötigen wir nur zwei unterschiedliche Verteilerplatten. Da Aggregat und Verteilerblock getrennt bestellt und im Plug-and-play-Verfahren ausgetauscht werden können, wird die Wartung einfacher, die Anlagenverfügbarkeit steigt.“
Die ersten 25 Maschinen mit der neuen Hydrauliklösung sind unter anderem bei einem großen deutschen Automobilhersteller in Betrieb gegangen. Laut Lörch fiel dort unter anderem die geringe Grundschallemission des Cytropac auf, die in der normalen Geräuschkulisse der Fertigungshalle kaum noch hörbar war. Außerdem profitiert Zuse Hüller Hille derzeit vor allem von Effekten, die die Time-to-Market verkürzen. Bei Engineering, Komponentenverfügbarkeit und Montage ist das Unternehmen jetzt deutlich schneller. „Die zuvor verwendeten großen Druckspeicher mit Länderkennung verursachten einschließlich Prüfung und Dokumentation einen mehrwöchigen Zeitaufwand, der nun komplett entfällt“, erklärt Georg Lörch. „Wir gewinnen dadurch viel Kapazität zurück und können sehr flexibel disponieren.“
Schritt in Richtung autonome Maschine
Mithilfe des Cytropac ist es dem Maschinenbauer gelungen, in kurzer Zeit eine zukunftsweisende Hydrauliklösung zu implementieren und zahlreiche Prozessschritte in Engineering und Logistik zu verschlanken. Im nächsten Schritt möchte der Hersteller ein Condition Monitoring realisieren. Mit der integrierten Industrie-4.0-Schnittstelle sollen Daten wie Energieverbrauch und die Druckverläufe erfasst und zur Analyse an ein übergeordnetes IT-System übertragen werden, um sinnvolle Handlungsempfehlungen abzuleiten. „Dank der Unterstützung durch Bosch Rexroth sind wir einen großen Schritt weitergekommen“, resümiert Lörch. „Das gilt auch im Hinblick auf unsere Vision von der autonomen Maschine, an der wir kontinuierlich arbeiten. Intelligenz, Konnektivität und Parametrierfähigkeit bilden hierfür wichtige Schlüsselkomponenten.“
Bosch Rexroth AG
www.boschrexroth.com
Zuse Hüller Hille Werkzeugmaschinen
www.zuse-hueller-hille.com
