Alles dreht sich um Rollen

Technik

Geht es um das Walzprofilieren von Blechen, kommt man am Simulationsspezialisten Data M kaum vorbei. Seit Kurzem baut Data M auch Rollformanlagen für 3D-Profile: der Schritt von den virtuellen zu realen Profilen.

29. August 2016

Wir sind kein herkömmliches Software-Haus, und wir sind auch kein Maschinenbauer«, behauptet Albert Sedlmaier, Geschäftsführer von Data M. Was aber dann? Schließlich hat er mit seinen Mitarbeitern die weltweit führende Simulationssoftware für das Rollformen von Profilen entwickelt, mit geschätzten 85 Prozent Marktanteil in Mitteleuropa und nahezu 100 Prozent im Automobilsektor dieser so wichtigen Weltgegend. Und Maschinenbauer ist Data M inzwischen auch, wenngleich man die mechanische Fertigung und die Montage einem Partner überlässt. Messgeräte baut Data M ohnehin schon seit Jahren. Somit können die Oberbayern zum Rollformen von der Konstruktion bis zum ›fallenden‹ Werkstück alles bieten – sofern es sich um 3D-Profile handelt. Lediglich die Handhabung und den Zuschnitt überlässt man anderen.

Also: Wer und was ist Data M? »Wir verstehen uns als ingenieurtechnischer Dienstleister, als F+E-Partner der Maschinenbauer und -nutzer, speziell für das Rollformen. In diesem Bereich haben wir im Laufe der Jahrzehnte einmaliges Wissen angehäuft. Deshalb brauchen wir auch keine allzu große Angst vor asiatischen Raubkopien unserer Programme zu haben: Wie das beste Rennauto ohne gutes Team im Hintergrund nicht siegen kann, müssen so komplexe Programme wie ›Copra‹ gut betreut werden, um richtig ›gefahren‹ zu werden – und diese Betreuung kommt von uns. Wir können es uns inzwischen sogar leisten, Nutzern von Raubkopien Schulungen anzubieten. Es wäre nicht das erste Mal, wenn diese dann später zu ›richtigen‹ Kunden werden.«

Da ›Wissen‹ – entgegen landläufigen Sprüchen – meistens auch etwas ›Glauben‹ enthält, der aber nicht ausreicht, ist Messen unumgänglich. Deshalb hat Data M – bei allem Respekt vor den etablierten Herstellern von Materialprüfmaschinen – einen eigenen Materialtester entwickelt. Mit dessen Hilfe können die Zug- und Biegeproben verfeinert und das Materialmodell kann besser an das Walzprofilieren angepasst werden. Falsche Materialdaten, erst recht aber falsches Materialverständnis führen zwingend zu falschen Simulationsergebnissen. »Der Erfolg unserer Simulationssoftware Copra beruht unter anderem darauf, dass wir das Blech von vornherein nicht als geometrische Ebene, sondern als massiven Körper verstanden haben, der gedehnt, gestaucht und kaltverfestigt wird mit der Folge möglicher Dickenänderung und Rückfederung«, erklärt Albert Sedlmaier.

Aber nicht nur die mechanischen Eigenschaften des Materials, sondern auch die geometrischen Eigenschaften der Werkzeuge sind für korrekte Simulationsergebnisse ausschlaggebend: »Es reicht nicht, mit den CAD-Daten der Rollen zu rechnen, sondern wir brauchen die reale Geometrie, und das ziemlich genau«, so Sedlmaier weiter, »denn vor allem Abweichungen in den ersten Stationen – und wenn es nur drei Hundertstel sind – können sich durch die ganze Anlage fortpflanzen und unter Umständen verstärken.«

Zunehmende Variantenvielfalt

Machen wir einen Sprung – hin zu denen, die Profile verbauen: Noch vor wenigen Jahren hatten Profile einen konstanten Querschnitt über die ganze Länge; hier und da eine Lasche oder Aussparung, das war alles. Wer mehr wollte, über die Länge variierende Querschnitte etwa (sogenannte 3D-Profile), musste mit teuren Werkzeugen tiefziehen. Und wer mehrere Varianten, zum Beispiel für unterschiedliche Längen oder Lasten, herstellen wollte, benötigte mehrere solcher teuren Tiefziehwerkzeuge, und das für eher bescheidene Stückzahlen, folglich hohe Stückkosten.

Seit einiger Zeit bietet der Markt, vor allem die beiden österreichischen Hersteller Voestalpine und Welser, auch rollgeformte Profile mit variierenden Querschnitten und sogar Materialstärken an – Formen, die ohne exakte Simulation und neuartige Maschinen nicht herstellbar sind: Formen, wie sie vor allem für gewichtsoptimierte Straßen- und Schienenfahrzeuge gebraucht werden.

Um die Genauigkeit der Simulation, vor allem aber um die Machbarkeit zu beweisen, benötigte Data M – und damit springen wir zurück – eine Maschine, die die für 3D-Profil-Herstellung nötigen Freiheitsgrade bietet und mit einem Werkzeugsatz unterschiedliche Varianten eines Profils walzen kann. Ihre Rollengerüste – Mono- oder Bipoden – müssen also neben den üblichen Linear- und Rotationsbewegungen sich auch um die Z-Achse drehen können, um sich den konischen Profilabschnitten anzupassen.

Diese Maschine zu konstruieren war für die Data-M-Ingenieure kein Problem, zumal es schon die Nummer 2 war; und als Maschinenbau-Partner fand man die Wartinger KG aus Ebnath in der nördlichen Oberpfalz. Auch einen Abnehmer für die Maschine hatte man bereits: einen Nutzfahrzeughersteller aus Asien.

256 Achsen simultan

Nicht so einfach war es, eine geeignete Steuerung zu finden. Elf Achsen pro Station (jeweils zwei Bi- oder Monopoden auf einer Brücke) und unter Umständen mehr als 20 Stationen, und das für minimale Stückzahlen – ein solches Ansinnen erschien einigen etablierten Anbietern von Steuerungstechnik als nicht möglich. Fündig wurde Data M bei Schneider Electric. Der Konzern hat seinen Ursprung in der Verpackungstechnik, in der von jeher hohe Achsanzahlen zu finden sind. Der französische Hersteller konnte nicht nur eine Steuerung anbieten, die 256 Achsen von einem einzigen Rechner aus simultan steuern kann, sondern erwies sich auch sonst als sehr kooperativ – und das nicht nur, weil eine Anlage wie die von Data M auch für Schneider eine attraktive Referenz ist. Einen einschlägigen Kurzfilm kann man sich im Internet anschauen: https://www.youtube.com/watch?v=mQ.

Die Steuerungssoftware hat Data M selbst entwickelt; über ein Interface werden die Daten an die Steuerung geschickt und dort maschinengerecht aufbereitet. »Das Steuerungskonzept ist revolutionär, und dank der Servoantriebe erzielen wir nicht nur sehr feine Bewegungen, sondern erhalten auch genaue Rückmeldungen: So werden testhalber sandgestrahlte Flächen eindeutig als Momentenabweichungen erkannt«, erläutert Albert Sedlmaier. »Die Anlage kann sich korrigieren und Fehler vermeiden. Und was für das Verhalten des Werkstoffs gilt, gilt selbstverständlich auch für das Verhalten der Maschine.«

Und er ergänzt: »Was Laien überraschen mag: Dicke Bleche sind besser zu formen als dünne, weil sich Dickenänderungen eher ›tolerieren‹ lassen.« Hier spielen nicht nur Algorithmen, sondern auch Erfahrungen eine Rolle. Gleiches gilt für die Kompensation des Rückfederverhaltens und der ›Ausbüxversuche‹ des Materials zwischen den Stationen, die ja fast einen Meter auseinander liegen: »Das haben wir im Griff«, versichert Albert Sedlmaier. Und wie!

Produziert wie simuliert

Die 3D-Maschine wird derzeit getestet und soll demnächst ausgeliefert werden. Schon die ersten Tests verliefen äußerst erfolgreich, wie Dr. Thomas Dietl, Leiter F&E, bestätigt: »Wir hatten das nicht erwartet, aber bereits das erste Profil war perfekt.«

Den Entwicklern von Data M reicht das aber noch nicht: Die nächste Entwicklungsstufe ist schon ›gezündet‹, um auch die Forderungen der PKW-Hersteller erfüllen zu können. Davon und von der Einbindung der Maschinen ins ›Netz der Dinge‹ das nächste Mal.

Hans-Georg Schätzl

Erschienen in Ausgabe: 05/2016