Rohre quer durch die Dimensionen biegen: Das können Rohrbearbeitungsmaschinen des Herstellers Pipe Bending Systems aus Lennestadt. Doch die Branche fragt kontinuierlich nach neuen Funktionen – etwa nach einem vollautomatischen und ausfallsicheren Markiersystem. Hier setzt PBS auf schmierfreie und webbasierte Lineartechnik. 

Sie biegen und schlängeln sich in verschiedenen Winkeln und nehmen die verrücktesten Geometrien an, einige mehrere Meter lang, andere wenige Zentimeter kurz: Rohre spielen nicht nur in der chemischen Produktion, in Ölraffinerien und in der Lebensmittelindustrie eine zentrale Rolle, wo sie Flüssigkeiten, Gase und Dämpfe transportieren. Sie sind auch unverzichtbar beim Bau von Fahrzeugen, Flugzeugen oder Satelliten, für die Konstruktion von Rahmen und Strukturen, die leicht und dennoch stabil sind. Der Bedarf wächst jedes Jahr. Eine steigende Nachfrage, von der auch Hersteller in Deutschland profitieren, unter ihnen der Maschinenbauer Pipe Bending Systems (PBS) aus Lennestadt im Sauerland – mittlerweile ein eigenständiger Geschäftsbereich des deutschen Spezialmaschinenbauers Tracto Technik.

PBS, vormals in zweiter Generation inhabergeführt, blickt auf über 50 Jahre Erfahrung zurück und entwickelt mit mittlerweile 50 Mitarbeitenden Maschinen für die voll automatisierte Rohrbearbeitung. Benötigte das Biegen komplexer Geometrien früher eine Fachkraft mit jahrelanger Erfahrung, muss heute ein Mitarbeiter ein bis zu sechs Meter langes Rohr lediglich in die Maschine einlegen und Biegeparameter in einem intuitiv verständlichen CNC-Programm festlegen – etwa Biegepunkte, Biegeradius und Biegewinkel. Installiert er dann noch die passenden Biegewerkzeuge und Matrizen in der Maschine, beginnt auf Knopfdruck der Biegevorgang: Alle Werkzeuge bewegen sich und formen das Rohr, das von einem Vorschubmechanismus gleichmäßig nach vorn bewegt wird. Schritt für Schritt entstehen so voll automatisiert komplexe Geometrien, mit minimaler menschlicher Intervention. Möglich ist dieser vollautomatische Prozess je nach Maschinenausführung für Rohre mit einem Durchmesser zwischen 20 und 170 mm und Wandstärken von 1,5 bis 8 mm. 

Biegen und gleichzeitig automatisch markieren

„Wir stehen unseren Kunden langfristig als Partner bei aktuellen wirtschaftlichen und technologischen Herausforderungen zur Seite“, unterstreicht Geschäftsführer Christian Gerlach. Ein aktueller Trend etwa sei der Shift zu Kleinserienproduktionen bis hin zur Losgröße 1 für die 
Just-in-time-Anlieferung. Maschinen sollten hier beim Biegen beim ersten Versuch Erfolg haben – Fehlversuche und Ausschuss würden im Vergleich zur Großserie sofort zur Unwirtschaftlichkeit führen. PBS setzt deshalb auf die Vorzüge der Digitalisierung. So macht es die hauseigene Software PipeFab mit digitalen Zwillingen der Rohre möglich, Nebeneffekte beim Biegen wie Rückfederungen und Streckungen im Vorfeld zu berechnen und zu kompensieren. Die Maschine biegt mit diesen Daten das perfekte Rohr aus dem Stegreif.

Ein weiterer Trend: Markierungen. Erst durch aufgedruckte Informationen wird es möglich, Rohre zu identifizieren, in globalen Lieferketten zurückzuverfolgen und im Industrie-4.0-Zeitalter in automatisierte Produktionsprozesse von Smart Factorys einzubinden. „Vor diesem Hintergrund äußern immer mehr Betriebe den Wunsch, Rohre beim Biegen gleichzeitig automatisch zu markieren. Wir haben uns in unserem Selbstverständnis als Lösungsanbieter, der sich weiterhin auf seine Kernkompetenz konzentrieren möchte, mit Partnern zusammengetan, um die Funktionalität der Biegemaschinen ein weiteres Mal zu erweitern“, so Christian Gerlach. 

Gemeinsame Entwicklung eines Positioniersystems für verfahrbaren Druckkopf 

„Wir arbeiten schon lange mit Komponenten von Igus – unter anderem mit Energieketten, welche die Leitungen unserer Biegemaschinen führen. Daher war es naheliegend, auch bei diesem Projekt auf die Kölner Expertise zurückzugreifen“, so Jessica Lübke, Maschinenbautechnikerin bei PBS. „Wir haben mit den Igus-Experten die Köpfe zusammengesteckt und gemeinsam eine Lösung entwickelt, um den Druckkopf mit einer Linearführung an der Maschine vor- und zurückzubewegen und somit seine Position an unterschiedliche Rohrdurchmesser anzupassen.“ Eine mechanische Verstellung, die auf den ersten Blick simpel anmutet, in ihrer Anforderung jedoch komplex war. So sollte der Mechanismus nicht nur präzise genug arbeiten, um für ein sauberes Druckbild eine Positionierung des Druckkopfs im Millimeterbereich zu ermöglichen. Die Lösung sollte auch eine Lebensdauer von mindestens zehn Jahren haben sowie schmutzresistent und möglichst wartungsfrei sein, gleichzeitig leicht und kompakt. 

Lineareinheit ermöglicht Positioniergenauigkeit des Druckkopfs von 0,1 mm 

PBS hat sich für eine Lineareinheit der Serie Drylin SLW-1040 entschieden, die Igus millimetergenau auf die Maschinen zuschneidet. „Bei der Zusammenarbeit war es praktisch, dass Igus uns die Computer-Aided-Design-Daten der Lineareinheit geschickt hat. Wir konnten durch diese Vorarbeit direkt mit der digitalen Konstruktion loslegen und haben somit wertvolle Entwicklungszeit gespart“, so Jessica Lübke. Die Linearführung, die sich an das Maschinengehäuse anschrauben lässt, besteht aus einer hartanodisierten Schiene mit Aluminium-Doppelwellenprofil und einem NEMA-23-Schrittmotor, der einen Laufwagen über eine Trapezgewindespindel aus Edelstahl antreibt. Der Druckkopf ist auf den Laufwagen montiert. „Die Linearführung macht es möglich, die Markiereinheit mit einer Genauigkeit von 0,1 Millimetern zu positionieren“, erklärt Florian Berg, Spezialist für Linearführungen bei Igus. Das System sei dabei für Kunden aus der rohrverarbeitenden Industrie besonders geeignet, weil es langlebig, schmutzresistent und nahezu wartungsfrei ist. Denn der Laufwagen fährt auf Gleitbuchsen aus Hochleistungskunststoff auf den Schienen. In diesen Kunststoff sind mikroskopisch kleine Festschmierstoffe integriert, die sich im Betrieb sukzessive freisetzen und einen reibungsarmen Trockenlauf ohne externe Schmiermittel ermöglichen. „Der Anwender spart somit im Vergleich zu klassischen, geschmierten Wälzlagern Personalressourcen für Wartungsarbeiten, Einkaufskosten für Schmiermittel und verbessert seine Umweltbilanz. Zudem erhöhen sich die langfristige Leichtgängigkeit der Linearführung und somit die Zuverlässigkeit des Systems, da Schmutzpartikel aufgrund des Trockenlaufs wesentlich schlechter anhaften.“ 

Webbasierte Motorsteuerung erlaubt Nachrüsten alter Bestandsanlagen 

Auch die Suche nach einer geeigneten Motorsteuerung stellte eine Herausforderung dar, da die Experten von PBS ein System bevorzugten, das autonom agieren kann, ohne auf eine Kommunikation über Netzwerkschnittstellen der Maschinen angewiesen zu sein. Die Entscheidung fiel nach sorgfältiger Überlegung auf Dryve D1 von Igus – eine intuitive bedienbare webbasierte Lösung. Diese Motorsteuerung erlaubt es den Mitarbeitern von PBS, mit Laptops, Tablets oder Smartphones über das Internet auf eine benutzerfreundliche Software zuzugreifen. Innerhalb weniger Minuten können sie Start- und Endpunkte der Bewegungen des Laufwagens sowie Parameter wie die Beschleunigung einstellen. „Dieser Ansatz bietet nicht nur eine hohe Flexibilität, sondern erleichtert auch die Integration des neuen Markiersystems in bestehende Anlagen, selbst wenn diese über keine Schnittstellen verfügen“, so Gerlach abschließend. „In Kombination mit der wartungsfreien Lineartechnik haben wir es geschafft, ein Positioniersystem zu realisieren, dass unseren Kunden ein Höchstmaß an Wirtschaftlichkeit, Verlässlichkeit und Flexibilität bietet. Solche Innovationen positionieren PBS nicht nur als einen der führenden Anbieter auf dem Gebiet der Rohrverarbeitung, sondern auch als strategischen Partner für Unternehmen, die nach zukunftsfähigen Lösungen in der Fertigungsindustrie suchen.“