Generelle Unterschiede: Mono-Block Maschinen – Tandem/Tridem/Quadrem Applikationen

 

Bei Abkantpressen ab 6-Meter Abkantlänge gibt es bei vielen Herstellern die Option zwischen einer Mono-Block Maschine und einer Tandem-Applikation. Wir möchten Ihnen nachstehend die technischen Grundlagen der beiden Systeme sowie die Vor- und Nachteile jeder Version aufzeigen.

Tandem-Applikation

Abkantpressen ab 6-Meter Abkantlänge werden meistens auch als Tandem Applikation angeboten. Hierbei besteht die ganze Anlage aus zwei Abkantpressen welche miteinander verkoppelt werden, um simultan den Biegeprozess zu synchronisieren. Bei noch längeren Maschinen sind auch Tridem oder Quadrem Applikationen möglich. Dabei werden dann drei bzw. vier Maschinen miteinander zu einer Anlage verknüpft.

Ein großer Vorteil ist, dass jede Maschine immer noch aus einer eigenständigen Anlage besteht. Dadurch hat der Anwender die Möglichkeit jede Maschine einzeln zu bedienen, in dem er diese von der Tandem-Applikation entfernt, und im Single-Betrieb verwendet. Bei der Verarbeitung kürzere Bleche hat dies enorme Vorteile für die Produktion, da an zwei (oder mehr) Maschinen gleichzeitig gearbeitet werden kann, denn jede Maschine besitzt Ihr eigenes Hydraulikaggregat. Dies bedeutet eine deutliche Produktivitätssteigerung. Ein weiterer Vorteil ist, dass gerade lange Werkstücke in der Regel deutlich schneller gekantet werden können als auf einer vergleichbaren Mono-Block Maschine. Dies liegt daran dass die Anlage insgesamt kleiner ist (s. nächsten Absatz) und dadurch eine geringere Trägheit aufweist, sowie bereits erwähnt von mehreren Hydraulikaggregaten angetrieben wird, also schneller ist.

Der größte Vorteil der Tandem/Tridem oder Quadrem Applikation ist aber die bessere Installationsmöglichkeit der Anlage beim Kunden vor Ort und der (unter anderem) dadurch resultierende niedrigere Anschaffungspreis. Oft muss eine Mono-Block Maschine gleicher Leistungsklasse so groß dimensioniert werden, dass diese ein spezielles Fundament benötigt oder sogar "Unterflur" installiert werden muss. Letzteres ist wichtig damit die Arbeitshöhe an ein verträglicheres Arbeitsniveau angepasst werden kann, da der Maschinentisch höher, breiter und massiver konstruiert werden muss, und zum anderen die entstehende Kräfte mit dem Eigengewicht besser absorbiert werden können. Bei Tandem Applikationen wird das Gewicht und die Masse auf mehrere Maschinen verteilt. Unterflurkonstruktionen sind je nach Größe der einzelnen Maschinen nur selten notwendig. Die komplette Anlage ist kleiner und leichter. Dies hat bedeutende Vorteil für den Transport (Kosten) und für die Aufstellung und Inbetriebnahme. Die Maschinen können je nach Größe an einem Stück geliefert werden. Die Gesamtkosten für eine Tandem/Tridem oder Quadrem Applikation sind insgesamt immer niedriger als für eine Mono-Block Maschine. Gerade bei größeren Maschinen (8.000mm, 10.000mm Abkantlänge) wird dieser Unterschied sehr deutlich.

Auch haben duale bzw. multiple Anlagen einen Vorteil bei der Kompensation der Presskräfte. Die Durchbiegung ist in der Regel nicht so stark wie bei Mono-Block Maschinen, da konstruktionsbedingt mehr Ständereinheiten (Rahmen) vorhanden sind, welche die Anlage zusätzlich stabilisieren. Mono-Block Maschinen besitzen nur zwei seitliche Rahmen. Je länger also die Maschine, desto mehr Deformation muss hier durch das Bombiersystem ausgeglichen werden. Auch kommt es bei beiden Konstruktionen zu einer unterschiedlichen Verteilung der Presskräfte (siehe unten).

Es gibt aber auch Nachteile bei diesem System. Das Anschlagsystem kann konstruktionsbedingt nicht über die komplette Maschinenlänge genutzt werden bzw. besteht kein durchgehendes Anschlagsystem, bedingt durch die Modulbauweise (und die C-Rahmen Konstruktion). Jede Maschine hat Ihre eigenen Seiten- bzw. Maschinenrahmen welche es nicht mehr ermöglichen lange Bleche in die komplette Anschlagtiefe zu kanten. Die Einlegetiefe ist bei langen Blechen über die Größe der Ausladungen, der einzelnen Maschinen begrenzt. Müssen lange Bleche nun besonders Tief angeschlagen werden, um gewisse Profile zu realisieren, kann dies bei einer Tandem Applikation nicht mehr möglich sein. Duale oder multiple Anlagen werden immer in C-Rahmen Bauweise konstruiert, um überhaupt ein durchgehendes Einlegen zu ermöglichen. Hierbei ist bereits die natürliche Einlegetiefe jeder einzelnen Maschine, bei Kantungen über die gesamte Länge begrenzt (je nach Ständerweite). Jede Maschine besitzt in der Regel eine Ausladung von 400mm (oder kleiner). Diese lässt sich gegen Aufpreis meist noch vergrößern. Allerdings bedeutet eine vergrößerte Ausladung wiederum eine größere Bauweise jeder Maschine, womit die ganze Anlage dann unter Umständen wieder die Dimension einer Mono-Block Maschine annimmt, und die genannten Vorteile dadurch hinfällig sind.

Es gilt also: Sollte die Ausladung in den Seitenrahmen für die Anschlagtiefe langer Bleche (über zwei Maschinen) genügen, ist die Tandem-Version immer der Mono-Block Version alleine schon aus Kosten- und Platzgründen vorzuziehen.

  • Rechenbeispiel:

Es muss ein Blech mit einem Anschlagmaß von 400mm gekantet werden:

  1. Die Mono-Block Maschine: Kantlänge 8.000mm, Ausladung der beiden Seitenrahmen 350mm. Der Durchgang zwischen den Ständereinheiten (Lichteweite) beträgt 6.400mm.

  2. Tandem-Applikation: Kantlänge 8.000mm (2x4.000mm), Ausladung in den vier Seitenrahmen 350mm. Der Durchgang zwischen den Ständereinheiten (Lichteweite) beträgt 3.200mm.

Beim Beispiel 1. kann ein Blech mit einer Länge von 6.400mm in eine Tiefe von 400mm (oder Tiefer) angeschlagen werden. Bei Beispiel 2. kann ein Blech nur in eine Tiefe von 400mm bei einer Länge von maximal 3.200mm angeschlagen werden.

Es kommt bei Tandem-Anlagen sowie Mono-Block Maschinen zu einer unterschiedlichen Verteilung der Presskräfte. Die Presskräfte wirken bei einer Tandem-Anlage von vier verschiedenen Punkten, wobei die Mitte der gesamten Anlage immer den meisten Druck ausübt, da hier zwei Zylinder fast nebeneinander sitzen, während eine Mono-Block Maschine den Druck von zwei Punkten aus einbringt. Diese besitzt dadurch größere Zylinder. Das hat Vor- und Nachteile. Bei Tandem-Maschinen können kürzere Werkstücke aus dickem Material, besonders gut über die Mitte beider Maschinen gebogen werden. Es gibt hier weniger Deformation, bedingt durch das enge Zusammenstehen der Maschinenrahmen. Zudem ist die Presskraft punktuell besonders hoch. Allerdings können nur beide Maschinen gemeinsam das volle Presskraftvolumen ausschöpfen, weswegen es unter Umständen sein kann das kleinere Teile, welche eine hohe Presskraft benötigen, nicht auf einer einzelnen Maschine gebogen werden können, da diese alleinstehend nicht die benötigte Tonnage aufbringen kann.

  • Rechenbeispiel:

Es muss ein 2000mm langes Blech mit 10mm Blechstärke (V2A 700 N/mm²) gekantet werden. Als Beispiel soll dies auf einer Tandem-Anlage mit 6000mm x 400to erfolgen. Jede Maschine besitzt hierbei 200to Presskraft und 3000mm Abkantlänge.

  1. Tandem-Applikation: Die benötigte Presskraft beträgt 131 t/m, also 262 Tonnen auf 2-Meter Länge. Das Werkstück kann praktisch nicht auf einer Anlage gebogen werden, trotz 400to Gesamtpresskraft, da diese alleinstehend nur 200to aufbringen kann.
  2. Mono-Block Maschine: Auch hier muss auf die Verteilung der Presskräfte geachtet werden. Das 2.000mm Werkstück kann aber bei richtiger Positionierung in der Maschine gebogen werden.

Als Hinweis sei noch erwähnt das Tandem-Applikationen auch in asymmetrischer Konfiguration möglich sind. Das bedeutet dass beide Maschinen nicht die selben Leistungsmerkmale aufweisen, sondern eine der Maschinen z. B. eine höhere Presskraft, eine längere Abkantlänge oder eine größere Einbauhöhe (etc.) besitzt. Dies ist besonders dann von Vorteil, wenn für die Realisierung spezieller Profile gewisse Leistungsmerkmale von nur eine Maschine benötigt werden bzw. generell zwei Maschinen häufig im Single-Betrieb autark voneinander arbeiten sollen, um unterschiedliche Profile zu realisieren und dadurch die Produktivität zu steigern. Eine symmetrische Aufteilung aller Maschineneigenschaften wären dann unwirtschaftlich, da die speziellen Leistungsmerkmale im Tandem-Betrieb nicht notwendig wären. Gleiche Möglichkeiten gibt es natürlich auch bei Tridem oder Quadrem Applikationen.

Mono-Block

Wie der Name schon sagt bestehen Mono-Block Maschinen aus einer einzigen Anlage. Lange Maschinen mit hoher Tonnage besitzen einen verstärkten Rahmen und Pressbalken, und sind häufig für eine Unterflur-Konstruktion vorgesehen. Letzteres dient zum einen dazu die Arbeitshöhe auf ein verträgliches Arbeitsniveau anzupassen, da der Maschinentisch oft sehr massiv und hoch konstruiert werden muss, und zum anderen die entstehenden Kräfte besser in den Boden abzuleiten, um somit Deformationen zu vermindern. Mono-Block Maschinen sind naturgemäß massiver und schwerer konstruiert, da hier zum einen eine einzige Maschine die kompletten Kräfte aufbringen und zum anderen auch absorbieren muss. Im Vergleich zu einer 2x3.000mm Tandem-Applikation muss eine einzige 6.000mm Mono-Block Maschine die Presskraft mit zwei Zylindern aufbringen, während einer Tandem-Applikation insgesamt 4 Zylinder und zwei Hydraulikaggregate zur Verfügung stehen. Hierbei wird klar warum bei gleicher Abkantlänge eine Mono-Block Maschine deutlich größere Zylinder braucht. Bei den Maschinenrahmen kommt es zum gleichen Beispiel. Bei einer Tandem-Applikation stehen bei einer Abkantlänge von 6.000mm 4 Maschinenrahmen für die Energieabsorbation zur Verfügung während eine Mono-Block Maschine hierfür nur zwei und dadurch aber deutlich massivere und größere Maschinenrahmen zur Verfügung hat. Die Maschine wird insgesamt dadurch deutlich größer. Da eine Mono-Block Maschine meist auch in C-Rahmen Bauweise konstruiert wird, ist die volle Einlegetiefe über die komplette Maschinenlänge auch hier um ca. 20% begrenzt (je nach Hersteller und Modell variiert der Ständerdurchgang), aber der Anschlag kann auf einem deutlich größeren Bereich genutzt werden als bei einer Tandem-Maschine gleicher Länge.

Durch die größere Konstruktion werden die Maschinen oft (je nach Größe) beim Kunden vor Ort zusammengebaut und installiert, da ein kompletter Transport nicht möglich ist. Auch benötigen diese Maschine ein spezielles Fundament und müssen ggf. in den Boden eingelassen werden (Unterflur). Das spiegelt sich in den Anschaffungskosten wieder. Mono-Block Maschinen können heutzutage bis zu 6.000mm Abkantlänge und 400to Presskraft noch Überflur konstruiert werden. Dies ist aber Hersteller- und Modellabhängig. Die Maschinen benötigen aber wegen des Gewichts in den meisten Fällen trotzdem ein spezielles Fundament.

Es gilt: Muss ein Blech über die komplette Maschinenlänge tiefer als 500mm gekantet werden, ist die Anschaffung einer Mono-Block Konstruktion fast unumgänglich.

Hiermit bestätigen wir, dass Maschinenberatung.de diese Arbeit selbständig verfasst und keine anderen Quellen und Hilfsmittel verwendet hat. Wir weisen speziell darauf hin dass sich verschiedene Vor- und Nachteile sowie Eigenschaften nicht auf alle Fabrikate anwenden lassen. Oft sind andere Faktoren maßgeblich entscheidend, auf welche Hersteller individuell eingehen, um somit Ihre Produkte zu verbessern. Dieser Text soll als ein genereller Leitfaden angesehen werden, welcher sich bedingt durch unsere langjährige Erfahrung so darstellt. Ausnahmen bestätigen aber auch hier die Regel.

München im Oktober 2016

 

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