
Unicor hat Corrugatoren für jede Anforderung: von kleinen Nennweiten über das mittlere Maschinensegment hin zu Groß-Corrugatoren. Für die Automobilindustrie wurde speziell der UC 15 Vario konfiguriert. (Bild: Unicor)
Strenge Qualitätsanforderungen bei hohem Kostendruck: Das zeichnet die Anforderungen der Automobilindustrie an ihre Zulieferer aus – und das gilt auch für jene Teile, die man nicht sieht, die im Fahrzeug aber als Transport- und Schutzmedium eine wichtige Rolle spielen: Wellrohre. Ihre Herstellung durch Corrugatoren ist per se anspruchsvoll, die Bedürfnisse der Automobilindustrie erhöhen die Komplexität. Deswegen benötigen Betriebe moderne Maschinen, die flexibel anpassbar sowie effizient sind und wenig Ausschuss produzieren.
Die Herstellung von kritischen Komponenten
Wellrohre aus Kunststoff werden in der Automobilindustrie als Kabelschutz- und Luftführungsrohre sowie als Schläuche für Flüssigkeiten eingesetzt. Was zeichnet sie aus:
- Sie schützen Leitungen vor Schäden, Feuchtigkeit, Chemikalien, Öl und Temperaturschwankungen oder transportieren Flüssigkeiten in Belüftungs- und Kühlsystemen.
- Die Kunststoffe wie Polyamid (PA), Polypropylen (PP) oder Polyethylen (PE) sind je nach Einsatzbereich auf thermische Beständigkeit oder chemische Stabilität abgestimmt.
- In Abgassystemen oder für AdBlue und Kraftstoff kommen Varianten mit höheren Widerstandsfähigkeiten zum Einsatz.
- Wellrohre bieten gegenüber Glattrohren Gewichtseinsparung, Flexibilität und Stabilität. Sie sind daher ideal für beengte Platzverhältnisse. Auch deswegen erfordert ihre Produktion Präzision, um den hohen Belastungen und Normen der Automobilindustrie gerecht zu werden.
Die Herstellung erfolgt im Extrusionsverfahren mit Corrugatoren:
Das Material wird im Extruder geschmolzen und über den Spritzkopf in den Corrugator weitergeleitet, wo es geformt und abgekühlt wird. Die Leitung wird dabei an einem hochauflösenden Kamerasystem vorbei transportiert, das die Schnittposition erkennt, die Leitung stoppt und exakt mittig abschneidet. So vorhanden, werden die Glattbereiche der Leitung im Nachhinein für die Montage von Anschlussstücken verwendet.
Flexibilität durch adaptive Längen
Nun herrscht in der Automobilbranche ein hoher Kostendruck bei gleichzeitig strengen Qualitätsanforderungen. Flexibilität in der Produktion ist notwendig, um die Anforderungen erfüllen zu können:
- Durch variable Corrugatoren können zum Beispiel Leitungen in der gewünschten Länge produziert werden. Die Formbacken liegen in Ketten, deren Maß die Länge des Schlauchs bestimmt. Ist die Kette modular, kann die Rohrlänge kundenspezifisch angepasst werden. Die Produktion der richtigen Länge ist von entscheidender Wichtigkeit, da sich die Glattsektionen an den richtigen Stellen befinden müssen; der Schlauch kann also nicht an einer beliebigen Sektion geschnitten werden.
- Die Automobilindustrie gibt die Längen dieser Muffen sowie der Leitungslängen genau vor: Präzision ist dabei essenziell, da an der Muffe die Anschluss-Konnektoren der Rohre montiert und diese nicht verklebt, sondern mit Einpressung befestigt werden. Die Schläuche und ihre Verbindungsstücke als Benzin- oder Kühlungsleitungen müssen besonderen Drücken standhalten können, sodass die Muffen genau passen müssen. Die Toleranzen sind entsprechend äußerst gering.
- Ein Corrugator sollte also in der Lage sein, verschiedene Wellrohrlängen und -größen zu produzieren. Die Automobilindustrie benötigt in der Regel Rohre mit einem Außendurchmesser zwischen 6 und 50 Millimetern. Der Durchmesser für Benzinleitungen bewegt sich zwischen sieben und acht Millimetern, für Kühlleitungen für die Batterien von Elektrofahrzeugen bei 20 Millimetern.
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Materialvielfalt in der Produktion von Wellrohren
- Moderne Corrugatoren können Kunststoffe wie PPA, PPS, PPSU und auch Fluorkunststoffe wie PFA und ETFE effizient verarbeiten. Die Schrumpfwerte nach dem Erkalten variieren abhängig vom Material, wirken sich aber nicht auf den Produktionsprozess im Corrugator aus.
- Für Schläuche, die hohe Temperaturen aushalten müssen, sei es im Motorbereich des Verbrenners oder an der Batterie des E-Autos, werden Hochtemperaturkunststoffe eingesetzt. Ein einzelnes Wellrohr wird in der Regel aus mehreren Schichtlinien aufgebaut und werden aus bis zu sechs Materialien gefertigt.
- Manche Schläuche bestehen zum Beispiel innen und außen aus Polyamid und besitzen eine EVOH-Schicht in der Mitte als sauerstoffdichte Barriere, so dass das Medium, das transportiert wird, nicht mit dem die Leitung umgebenden Sauerstoff reagieren kann. In anderen Anwendungsfällen wird im Inneren eine ESD-Leitschicht aufgebracht, damit Spannungen über das Rohr abgeleitet werden können.
- Eine Besonderheit stellen Materialien dar, die mit Hochtemperatur, das heißt bis zu 500 Grad Celsius, aus dem Extruder austreten: Sie dürfen nicht zu schnell abkühlen, weil sonst das Material porös wird. Dafür wird der Corrugator auf 160 Grad Celsius beheizt, um eine zu schnelle Abkühlung zu verhindern.
Reduktion von Produktionskosten und -zeiten
- Eine effiziente Produktion ist mit der Minimierung von Energieverbrauch und Abfall essenziell. Dafür werden im Idealfall drehzahlgeregelte Vakuumpumpen eingesetzt: Im Corrugator kann der Kunststoff über ein Vakuum in die Wellen der Formbacken hineingezogen werden. Zu Beginn des Prozesses muss die Pumpe dafür auf voller Leistung laufen, später kann sie heruntergeregelt werden, was mit der Drehzahlregelung möglich wird. So wird nur so viel Leistung wie notwendig abgerufen und Energie gespart.
- Mehr Effizienz bringt außerdem das patentierte G3 Formbackensystem: Die mit Wasser gefüllten Kühlkanäle laufen nah an der Fläche der Formbacke, das Design sorgt für eine große Kontaktfläche. So kann die Wärme schnell aus dem Kunststoff abtransportiert werden. Je besser die Kühlung, desto mehr Energie wird aus dem Kunststoff gezogen und desto schneller kann produziert werden. Damit steigt der Ausstoß der Produktion.
- Ein großer Faktor in der Herstellung von Wellrohren und damit der Effizienz ist nicht zuletzt das Material: Es bedingt den Hauptanteil des Endproduktpreises, entsprechend muss Material gespart werden, wo es geht. Das gelingt zum einen durch eine gleichmäßige Wandstärke sowohl in den Tälern als auch den Bergen des Wellrohrs. Je gleichmäßiger die Wandstärke, desto geringer ist das Produktgewicht und damit die Kosten: Schon drei Prozent weniger Gewicht können zu erheblichen Einsparungen von bis zu zehn Tonnen Material im Jahr führen. Wichtig ist deswegen ebenso, dass kein oder so wenig Ausschuss wie möglich entsteht. Hierbei unterstützen Corrugatoren, die eine flexible Rohrlänge produzieren können.
Moderne Corrugatoren
Corrugatoren sind effizienter geworden, doch Modernität ist nicht unbedingt eine Frage der Bauart, sondern der Konnektivität:
- Ein moderner Corrugator hat Schnittstellen und lässt sich an die IT-Systeme im Sinne der Industrie 4.0 anbinden. Über eine OPC-UA Schnittstelle können dann Prozessparameter ausgelesen und an das ERP und die Betriebsdatenerfassung (BDE) weitergegeben werden. Damit ist die Produktqualität stets reproduzierbar. Außerdem wird der Auftragsfortschritt der Rohrproduktion visualisiert und das Laufzeitende errechnet. So ist die Just-in-Time-Lieferung der Automobilfertigung leichter umzusetzen, die keine Lagerhaltung vorsieht.
- IOT muss für Corrugatoren einer älteren Generation übrigens kein Ausschlusskriterium sein: Mit einem Retrofit kann eine neue Steuerung installiert und der Corrugator damit auf den aktuellen technischen Stand gebracht werden. Überhaupt ist es vorteilhaft, wenn der Hersteller auf Anforderungen schnell reagieren kann. Werden beispielsweise kleinere Formbacken vor Ort selbst gefertigt, ist er entsprechend flexibel, rasch auf Kundenbedürfnisse einzugehen.
Der Hersteller als starker Partner
Der Prozess der Wellrohrfertigung erfordert vom Maschinenbediener viel Knowhow und Erfahrung. Es reicht nicht, wie beim Fräsen, ein Programm auszuwählen, damit die Maschine das Werkstück produziert. Vielmehr ist die Produktion stark von Material-schwankungen abhängen, wenn Chargen des Lieferanten andere Herstellungs-parameter aufweisen. Hier ist Expertenwissen gefragt – allerdings mangelt es oftmals an Facharbeitern. Deren Wissen wird oft über Jahre aufgebaut und ist nicht verschriftlicht. Hilfreich ist deswegen ein Serviceteam des Maschinenbauers, das die Prozesstechniker vor Ort schulen kann. Auch ein hoher Digitalisierungsgrad der Maschine kann hier mit automatisierten Abläufen unterstützen.
Mit Künstlicher Intelligenz (KI) Probleme früher erkennen
Eine Entwicklung, die die Wellrohr-Fertigung verbessern kann, ist eine durch KI optimierte autonome Produktionslinie. Aktuell werden Rohre in festgesetzten Intervallen stichprobenartig aufgeschnitten und gemessen. Fallen dann Produktionsfehler wie eine zu dünne Wandstärke auf, wird die gesamte Produktion seit der letzten Prüfung Ausschuss. Eine Auswertung der Produktionsparameter mit künstlicher Intelligenz könnte es erlauben, Probleme früher zu erkennen und damit die manuelle Arbeit und den Ausschuss zu reduzieren.
Fazit
Die Produktion von Wellrohren für die Automobilindustrie ist anspruchsvoll: Sie erfordert bedienerseitig viel Knowhow und eine ausgereifte Technologie der Corrugatoren, um den hohen Qualitätsanforderungen zu entsprechen und flexibel auf Anforderungen reagieren zu können. Weitere Details über die Vorzüge einer Unicor Wellrohrmaschine für die Automobil-Anwendung erfahren Sie hier. Dabei erweist es sich als vorteilhaft, wenn Automobilzulieferer und Hersteller in partnerschaftlichem Kontakt stehen. Bei Unicor stehen zum Beispiel Fach-Ingenieure für die Corrugator-Integration in vollständigen Prozessketten zur Verfügung.