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Rahmen nach Maß für Schmiedemanipulatoren

Dezember 2017 — Die Umformtechnik gilt als Mutter aller Maschinen. Aber auch Ringwalzwerke, Freiform- und Gesenkschmieden wollen erst einmal gebaut sein. Ohne Werkstück-Manipulatoren wie denen von Dango+Dienenthal geht hier kaum etwas. Bei der Konstruktion setzt das Unternehmen auf Zulieferer Jebens.

For our English speaking readers:
Customised frame for forging manipulators
Metal-working is considered the mother of all machines. However, ring rolling mills, open-die and drop forges all need to be built first. Without workpiece manipulators such as those from Dango+Dienenthal, this is an almost impossible task. In the design phase, the company places its trust in supplier Jebens. 

Hoch belastete Bauteile werden häufig geschmiedet. Neben der Umformleistung und Hubzahl der Pressen sind das Tempo und die Präzision der Werkstückmanipulation Kennzahl dafür, ob der Schmiedeprozess wirtschaftlich ist. Dango+Dienenthal stellt Manipulatoren für solche Abläufe her. Sie werden eingesetzt zu Freiform- und Gesenkschmieden oder Ringwalzwerken. Bei den tonnenschweren Hauptrahmen dieser Maschinen das Unternehmen auf die Jebens GmbH in Korntal-Münchingen, seinerseits Spezialist für große, schwere Brennteile, mechanische Bearbeitung und komplexe Schweißbaugruppen.

 

Seit Gründung 1865 gehört Dango+Dienenthal hälftig zwei Familien. Beide stellen in fünfter Generation je einen Geschäftsführer. Heute leiten die Ingenieure Rainer Dango und Arno Dienenthal die Unternehmensgruppe mit 700 Mitarbeitern und 90 Mio. Euro Gruppenumsatz. 1936 war der erste Schmiedemanipulator gebaut worden. Heute gehören auch Abschlack- und Abstichtechnologie für Stahlwerke, Chargier- und Stochermaschinen für Reduktionsöfen, Filtertechnologie sowie Drei- und Vier-Walzen-Biegemaschinen für die Blechumformung zum Programm. Jüngster Produktbereich sind Spezialfahrzeuge für Primär- und Sekundärschmelzwerke in der Aluminiumindustrie, Beschickungsanlagen für Aluminiumwerke sowie Spezialfahrzeuge für Bergbau und Forstwirtschaft.

Tragkraft und Lastmomente extrem

Ein Drittel vom Gruppenumsatz erwirtschaftet die Dango+Dienenthal Maschinenbau GmbH (DDS), die in Siegen 180 Mitarbeiter beschäftigt. Hier werden alle Manipulatoren gebaut. Hierzu zählen Manipulatoren für das Freiformschmieden und Transportmanipulatoren für Gesenkschmiedepressen, die jeweils als mobile oder schienengebundene Maschinen gefertigt werden. Während in Asien vor allem schienengebundene Manipulatoren gefragt sind, finden in Europa bevorzugt mobile Handhabungsgeräte Einsatz. Zwei Drittel der von DDS gefertigten Maschinen sind mobile Modelle, das verbleibende Drittel ist schienengebunden. In den vergangenen zehn Jahren produzierte DDS 52 Manipulatoren mit einer Traglast über 40 t, 24 davon mit mehr als 100 t Traglast. Mobile Schmiedemanipulatoren tragen 600 kg bis 150 t bei Lastmomenten von ein bis 450 Metertonnen. Der größte von ihnen – 150 t Tragkraft und 450 Metertonnen (mt) Lastmoment – bringt 450 t Eigengewicht auf die Waage. Die schienengebundenen Schmiedemanipulatoren sind mit 2 t bis 250 t und Lastmomenten von 2 mt bis 900 mt leistungsstärker und schwerer. 1050 t wiegt die größte Variante. Während Schmiedemanipulatoren die präzise Positionierung der Werkstücke unter Presse oder Hammer übernehmen, dienen Transportmanipulatoren zum Werkstücktransport zwischen Ofen und Umformaggregat. Die Größe liegt zwischen der eines Gabelstaplers bis hin zu 12 m langen, 4,2 m hohen und 3,6 m breiten Geräten mit 90 t Eigengewicht.

Point-of-no-Return beim Schmieden

Beim Schmieden ist, sobald das Werkstück länger als der Ofen ist, der Point of no Return gekommen: Wenn es dann nicht fertig geschmiedet werden kann oder vorzeitig abkühlt, ist es Ausschuss. Mit unerreichter Robustheit der Manipulatorkonstruktion, Dynamik der Antriebe sowie Präzision der Positionierung sichern sich die DDS-Maschinen ihre weltweit führende Rolle. Patentierte Hebesysteme wie die Drei-Punkt-Aufhängung des Zangenträgers sorgen bei schienengebundenen Schmiedemanipulatoren für eine zuverlässig reproduzierbare Positioniergenauigkeit. Diese Posistabil genannte Zangenaufhängung platziert das Werkstück in allen Achsrichtungen während des gesamten Freiformschmiedevorgangs stabil und präzise und gewährleistet so einen konturgenauen Umformprozess. Dabei verfügt das System über ein besonderes Sicherheitsfeature: Sollte es – beispielsweise beim Einsatz einer Schmiedekette – durch ungünstige Lastverteilung zu einer drohenden Überlastung kommen, weicht der Zangenträger kontrolliert aus, um die Maschine zu schützen. Dynamische Dreh- und Fahrantriebe erfüllen mit spielfreier Beschleunigung von bis zu 4 m/s² die Vorgaben von Hochleistungspressen.

Spielfrei beschleunigt mit 4 m/s²

DDS rüstet die Maschinen mit einer Schnittstelle zur Betriebsdatenerfassung aus, um die Wartung für Instandhalter planbar zu machen. Im nächsten Schritt sollen damit auch Produktdaten erfasst werden. In Kombination mit dem derzeit zusammen mit Partnern entwickelten Schmiedesimulator, der Stichpläne errechnen kann, macht DDS den Schmiedeprozess durch Digitalisierung transparent und reproduzierbar. Zukunftsfähigkeit beweisen die DDS-Manipulatoren auch durch Energierückgewinnung beim Bremsen. Das System kombiniert Dynamik und Regelgenauigkeit mit der Möglichkeit, Energie zur Abdeckung von Spitzenlasten zu speichern, indem es die Bremsenergie der Achsenantriebe wieder in den Stromkreis der Umrichter einspeist.

Jedes Modell de facto ein Unikat

Gemeinsam mit dem Kunden entwickelt DDS für jeden Anlagenauftrag die konkreten Anforderungen. Mit Hallenlayouts, Werkstück- und Pressendaten bilden sie das Lastenheft, auf dessen Basis das über 20-köpfige DDS-Konstruktionsbüro die Maschine mit Hydraulik, Pneumatik, Elektrik und Automatisierung entwickelt. Die dafür benötigten Brennteile und Schweißkonstruktionen werden zugekauft. Als Lieferant dieser Bauteile hat sich die Jebens GmbH zum bevorzugten Partner von DDS entwickelt. Ausschlaggebend für den Beginn der Zusammenarbeit im Jahr 2008 war das umfangreiche Lager des Brennteilspezialisten für große dicke Bleche. So hält Jebens neben Blechen über 200 mm Dicke, auch S690-Güten bereit. In der nächsten Phase fertigte Jebens für DDS über 2 m lange Zangenschenkel oder auch ein komplettes großes Drehantriebsgehäuse mit bis zu 35 t Gewicht. „Verfügbarkeit der benötigten Materialien, Qualität der Schweißteile und Termintreue waren bei Jebens stets überzeugend“, sagt Jan Nell, Einkaufsleiter bei DDS. Für ihn sprach das „Delta aus Preis, Qualität und Lieferzeit“ auch dafür, den Brennteilspezialisten mit dem Bau des Hauptrahmens für einen mobilen Transportmanipulator Typ „MTM 600“ zu beauftragen. Mit 16 t Tragkraft und 70 mt Lastmoment wird die Maschine bei Hitachi an einer Freiformschmiedepresse in Japan eingesetztz. Die Anforderungen an den 30 t schweren, 5,05 m langen, 2,6 m hohen und 3,5 m breiten Hauptrahmen sind hoch. Er bildet das Chassis des Manipulators. „Zuverlässigkeit der Schweißnähte ist essenziell“, sagt DDS-Geschäftsführer Arno Dienenthal. „Der Hauptrahmen muss ein Maschinenleben lang halten.“ Basis für den Auftrag für Jebens waren insoweit auch die Qualifikation des Betriebs für solche Aufgaben durch einen eigenen Schweißfachingenieur und Zertifizierungen.

Maßgeschneiderte Fertigung

Bei der Fertigung waren das Handling des Rahmens und die Maßgenauigkeit wichtig. „Der Zeitplan war eng, die Anforderungen unseres Kunden hoch. Jebens musste exakt nach Zeichnung liefern, so dass wir ohne Nacharbeit mit der Fertigung beginnen konnten“, berichtet Dienenthal. Für Jebens ist dies Tagesgeschäft. Das Unternehmen fertigte am Stammsitz Korntal-Münchingen aus S355J2+N-Stahl 90 bis zu 14 t schwere Schweißteile entsprechend der Zeichnungsvorgaben. Neben dem Brennen der bis zu 300 mm dicken Teile wurden sie gefast und geschweißt. Hier zahlte sich neben dem Fasenroboter die Kompetenz beim Richten aus, um die Ebenheitsanforderungen von DDS zu erfüllen. Zur weiteren Bearbeitung wurde der so entstandene riesige Rahmen zum nahegelegenen Zweitwerk in Nördlingen transportiert. In einem 15 m langen, 5,8 m breiten und 3,8 m hohen Glühofen erhielt er dort die von Dango+Dienenthal vorgegebenen mechanischen Eigenschaften. Anschließend wurde der Rahmen gestrahlt und grundiert. Auch die Organisation des Schwerlasttransports von dem fertigen Rahmen von Nördlingen ins Siegerland zu DDS übernahm der Brennspezialist. Für die gesamte Fertigung brauchte Jebens nur acht Wochen Produktionszeit, so dass der komplette Hauptrahmen inklusive Vorbereitung binnen zehn Wochen geliefert werden konnte.

Liefertermin unbedingt einzuhalten

Jan Nell stellt nach Abschluss des Projekts fest: „Jebens hält, was es verspricht.“ Zwei Aspekte seien besonders erwähnenswert. „Das Unternehmen hat unaufgefordert wöchentlich detaillierte Ablaufpläne gesendet und diese auch eingehalten.“ Außerdem habe Jebens erneut Liefertreue bewiesen. „Bei diesem Auftrag musste der Liefertermin unbedingt eingehalten werden. Jebens lieferte ihn statt freitags am Montag. Das ist in unserer Branche pünktlich und wirklich gut“, lobt Nell. Arno Dienenthal gefiel besonders die offene Kommunikation sowohl im Vorfeld des Projekts als auch währenddessen. „Die Leute kamen und fragten von sich aus nach ‚Können wir es nicht so machen? Dann könnten wir noch was sparen!‘ Das ist wirklich gut!“ Noch während der Hauptrahmen für Hitachi in Siegen mechanisch bearbeitet und der Transportmanipulator montiert wurden, erteilte der Maschinenbauer Jebens bereits Folgeaufträge für zwei weitere Hauptrahmen. Als Chassis von frei verfahrbaren Transportmanipulatoren Typ MTM 600 werden sie bei Böhler Edelstahl in Österreich eingesetzt. Mit Maßen von 5,6 m x 3,4 m x 2,4 m und rund 26 t sind sie wiederum eine Spezialität.

Jebens ist spezialisiert auf schwere Brennteile, mechanische Bearbeitung und geschweißte Konstruktionen mit Stückgewichten bis 160 t. Mit einer siebenstufigen Fertigung für Dickenbereiche von 8 mm bis 1400 mm, Breiten bis 5000 mm und Längen bis 20 000 mm steht das Unternehmen für Maßarbeit in Stahl. Jebens ist Tochterunternehmen des Grobblechherstellers Dillinger, und hat Zugriff auf richtungsweisendes Stahl-Know-how.

Dango+Dienenthal Maschinenbau GmbH
Hagener Straße 103
57072 Siegen
Ansprechpartner ist Arno Dienenthal
Tel.: +49 271 401-0
dds@dds-gmbh.com
www.dds-gmbh.com

Jebens GmbH
Daimlerstraße 35-37
70825 Korntal-Münchingen
Ansprechpartner ist Carsten Schmickler
Tel.: +49 711 8002-0
info@jebens.dillinger.biz
www.jebens.de

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