»Mutprobe im Maschinenbau«

Rudolf Meier - Wenn Innovationen das Lebenselexier der Fertigungstechnik sind, reguliert Motion Control den ›Herzschlag‹ der Maschinen. Rudolf Meier ist der Mann für Produktionsmaschinen bei Siemens A& Motion Control Systems.

07. April 2006

Welche Branchen bedient das Geschäftsfeld Produktionsmaschinen?

Meier: Innerhalb des Bereichs Produktionsmaschinen konzentrieren wir uns auf die sechs Branchen: Kunststoff, Textil, Verpackung, Druck, Holz/Glas sowie auf die Umformtechnik. Motion-Control-Systeme sind dabei die Schlüsseltechnologie im Maschinenbau. Denn mikrometergenaues und hochdynamisches Positionieren über neueste Servoregelung ist heute in all unseren Branchen gefragt. Die konkreten Anforderungen unterscheiden sich allerdings von Branche zu Branche wie auch in den verschiedenen Segmenten innerhalb einer Branche. So rüsten wir mit unseren Motion-Control-Systemen ›Simotion‹ und ›Sinamics‹ Produktionsmaschinen für das Befüllen von Flaschen ebenso aus, wie Zeitungsdruckanlangen. Jedes Branchensegment braucht dabei aber seine individuell zugeschnittenen Lösungen.

Heißt das, Sie arbeiten nur branchenspezifisch?

Neben unseren Branchenlösungen bedienen wir den breiten Motion-Control-Markt, der von der Convertinganlage für Babywindeln bis hin zum antriebsgesteuerten Ausrichten von Windkrafträdern reicht. Dabei handelt es sich um Maschinen, die ebenfalls eine hochgenaue Bewegungsführung brauchen, die aber nicht direkt zu einer unserer Fokusbranchen zählen. Aber unser Schwerpunkt liegt eindeutig auf dem Branchengeschäft. Für jede unserer sechs Hauptbranchen haben wir ein eigenes Branchenmanagement aufgebaut. Unsere Experten wissen genau, was in ihrer Branche an Motion-Control-Lösungen gefragt ist - von der Steuerung über Bedienen und Beobachten bis hin zum passenden Antrieb und dem Motor. Der Schlüssel zum Erfolg liegt in diesem Expertenwissen.

Richten Sie Ihren Fokus gleich stark auf jede dieser Branchen?

Wie stark wir uns engagieren, hängt von den Brennpunkten ab, die der Maschinenbau selber setzt. Wir sind speziell dort zu finden, wo Innovation gefragt ist. Also zum Beispiel im Druckmaschinenbereich, wo wellenlose Druckmaschinen aufgebaut werden, oder in der Kunststofftechnik bei vollelektrischen Spritzgussmaschinen oder bei der höchstmöglichen Sicherheitstechnik an Pressen. Je nach Trend im Markt entwickeln sich neue Maschinen- und Anwendungssegmente, für die wir unseren Kunden innovative Antworten bereitstellen. Für Pressen entwickeln wir zum Beispiel gerade Lösungen für elektrische Servopressen.

Trends folgen, oder Trends setzen? Welche Rolle spielen Sie im Wechselspiel der Innovation?

Der Schlüssel für den Erfolg liegt im engen Zusammenspiel von Maschinenhersteller und uns. Wir haben uns daran ausgerichtet, Kunden mit Innovationen langfristige Wettbewerbsvorteile zu verschaff en und dabei immer einen Schritt voraus zu sein. Auf der anderen Seite formuliert unser Kunde in direkten Diskussionen mit unseren Branchenmanagern immer wieder neue Ideen und Anforderungen. In diesem Wechselspiel sind beide Partner gefordert. Einerseits kommen Innovationen von uns, als dem Elektroausrüster. Direktantriebe und elektronische Sicherheitstechnik zum Beispiel haben neue Möglichkeiten für den Maschinenbauer geschaffen. Andererseits gibt es auch vom Maschinenbauer forcierte Innovationen, die von uns Antworten verlangen, wie Fertigungsprozesse noch präziser geführt und gesteuert werden können. Zusammengefasst: Wir begleiten den Maschinenbauer von der ersten Idee bis zu dessen Erfolg am Markt.

Können Sie ein Beispiel geben, welche Kreise solche von Ihnen gesetzten Innovationen ziehen?

Druckmaschinen wurden früher über die Königswelle synchronisiert. Die elektrische Synchronisation spart viel Mechanik ein und schaff t neue Freiheitsgrade im Maschinendesign. Über den taktsynchronen Bus Profinet lassen sich die einzelnen Anlagenteile synchronisieren. Das beginnt beim Abwickler und reicht über die Druckeinheiten bis zur Drucknachbearbeitung. So lässt sich die ganze Druckmaschine dynamisch und hochgenau synchronisieren und mit modularen Maschinenbausteinen auf bauen. Die elektrische Synchronisierung der modularen Einheiten einer Maschine ist wesentlich steifer als eine mechanische Kopplung. Sie bringt gesteigerte Produktivität, Genauigkeit und verbesserte Druckqualität.

Sie sprechen die Simulation an. Wie groß ist die Bereitschaft der Kunden, sich mechatronisch beraten zu lassen, also auch zu simulieren?

Viele unserer Kunden arbeiten mit uns grundsätzlich ab der ersten Projektidee an mechatronischen Konzepten für ihre Maschine. Mancherorts wird aber noch immer an den Vorteilen gezweifelt, die man durch ein mechatronisches Vorgehen hat. Man argumentiert für die Königswelle und die mechanische Kurvenscheibe und verweist auf die erfolgreiche langjährige Betriebserfahrung. Selbst wenn bei neuen Produktionsgeschwindigkeiten eine neue Kurvenscheibe her muss, versperrt man sich der mechatronischen Denkart. In solchen Fällen leisten wir gerne Beratung, denn jede neue Entwicklung birgt Risiken und erst

Manchmal braucht es eben Mut zur Mechatronik. Aber auch Mechatronik birgt Kostenrisiken, oder?

Mechatronik ist auch eine Investition in Mitarbeiter und Softwaretools, verbunden mit einer Lernkurve. Insofern erfordert dies einen mutigen Schritt. Aber das ›First time right‹ ohne Nacharbeit an Prototypen und den ersten Maschinen einer neuen Serie zahlt sich bald wieder aus. Wer solche Aufstellungen gegeneinander aufrechnet, braucht eigentlich keine Entscheidungshilfe mehr in puncto mechatronischer Planung.

In welcher Phase empfehlen Sie Simulation?

Bereits bei der Konzeption einer neuen Maschine im CAD-System können die zukünftig in der Maschine auftretenden Kräfte und Bewegungsabläufe simuliert werden. Zur Mechanik gehören Trägheiten, der Antriebsstrang, also der Motor mit den mechanischen Übertragungselementen, wie dem Getriebe, aber auch die Regelung. Aus diesen Größen lassen sich die Belastungswerte und das Schwingungsverhalten berechnen. Am Modell ist dann sehr schnell zu erkennen, wo die Schwachpunkte liegen. Mit diesen Informationen kann man konstruktiv und regelungstechnisch eingreifen, um die Maschine zu optimieren - bevor sie gebaut ist. In der nächsten Phase, den Applikationsentwicklungen, wird die Software für die Maschine entwickelt. Auch hierzu bieten wir speziell auf diese Phase zugeschnittene Applikationsunterstützung.

Wie wird das Angebot zur Simulation genutzt?

Wir verstehen Simulation als Bestandteil unseres umfassenden Dienstleistungsangebots. Durch Simulation lassen sich Schwachstellen computertechnisch analysieren und am ›virtuellen Prototyp‹ beseitigen. Unsere Erfahrungen in der Simulationstechnik werden speziell dann genutzt, wenn es um kritische neue und innovative Maschinen- oder Antriebskonzepte geht, zum Beispiel beim Einsatz von Linear- oder Torquemotoren. Auch bei Anwendungen, bei denen hohe Beschleunigungen an Maschinenachsen ausgereizt werden sollen, lassen sich über Simulation schnell konkrete Optimierungen für den Maschinenbauer ableiten.

Ist das nun die hohe mechatronische Kunst?

Mechatronik benötigt Spezialisten, die eine ganzheitliche Sicht auf die Maschine haben, also nicht trennen zwischen Mechanik und elektrotechnischer Ausrüstung. Man muss in der Lage sein, die Mechanik, die Antriebstechnik und Regelung in einem Systemmodell zu betrachten. Wir haben eine ganze Abteilung solcher Spezialisten. Wichtig ist aber bei allen Modellen immer auch das Kosten-Nutzen-Verhältnis. Modelle müssen zielgerichtet so aufgebaut werden, dass sich auch die richtigen Erkenntnisse schnell ableiten lassen.

Wer mechatronisch plant, hat Vorteile. Was bringen zugeschnittene Lösungen?

Nehmen wir zum Beispiel unsere Motoren. Neben einem breiten Spektrum an Standardtechnologien wie Servo, Linear- und Torquemotoren sind wir auch in der Lage, auf Sonderanforderungen zu reagieren. Wir entwickeln Motoren, die auf eine bestimmte Bewegungsachse zugeschnitten sind oder ganz und gar kundenspezifisch realisiert werden. In unserem Elektromotorenwerk konzentriert sich eine eigene Entwicklungsmannschaft auf solche Sondermotoren. Diese Spezialentwicklungen können wir besonders kosten effizient durchführen, weil wir auf Komponenten unserer Standardmotoren platt form zurückgreifen können. Das ist für den Kunden auch deshalb interessant, da er Konstruktionen erhält, die leichter patentierbar und wesentlich schwerer zu kopieren sind als eine Lösung, die nur aus Standardmotoren und -antrieben besteht. Als Hersteller von Elektrokomponenten müssen wir natürlich ein offenes System schaff en, aber wir stehen auch mit in der Verantwortung, dass unsere Kunden ihre Technologie in der Maschine schützen können, denn in ihren Maschinen steckt Know-how, in das sie viele Millionen investiert haben.

Aber Sie sind nicht mit Sonderlösungen groß geworden. Was richten Sie mit Ihren Standards aus?

Unser Anliegen ist, die Produktivität unserer Anwender im Maschinenbau mit idealen Antriebs- oder Automatisierungskonfigurationen zu steigern. Die Verwendung von Standards hilft dabei, Entwicklungs- und späteren Instandhaltungsaufwand zu optimieren. Unsere Antriebsfamilie ›Sinamics‹, die sowohl für einfache AC/AC-Achsen bis hin zur koordinierten Mehrachsanwendung, vom Booksize-Format bis hin zum Schrankaufbau nahezu alle Antriebsanforderungen abdeckt, ist ein gutes Beispiel. Trotz der Breite der Anwendungen stellen wir für die Projektierung, Inbetriebnahme und Diagnose unabhängig vom Einsatzgebiet einheitliche Engineering-Tools zur Verfügung.

Was ist Besonderes an Ihren Standards?

Bei aller Standardisierung und Kostenoptimierung behalten wir immer die Offenheit des Systems im Auge. Denn nur so lassen sich auch individuelle Lösungen effizient realisieren. Deshalb arbeiten wir mit einem Plattformkonzept. Vorteil ist, dass wir möglichst viele wieder verwendbare Komponenten in die unterschiedlichsten Ausprägungen der Produkte einsetzen können. Im Prinzip haben wir damit die Idee der modularen Einheiten umgesetzt, die die Maschinenbauer heute auch verfolgen. Gleiche Leistungsteile können so beliebig mit unterschiedlich leistungsfähigen Regelungseinheiten kombiniert werden. Das bringt für den Anwender wie für den Maschinenbauer Vorteile in den Life-Cycle-Kosten. Wo mit Plattformen gearbeitet wird, ist auch eine wesentlich geringere Ersatzteilevorhaltung erforderlich.

Geben Sie ein Beispiel!

Unsere neue Antriebsfamilie Sinamics ist konsequent modular aufgebaut - quasi um ein Bussystem herum. Mit Ethernet gehen wir bis an die Schalttransistoren der Antriebe. Der Chip, im Motor, der das elektronische Typenschild darstellt, ist über Ethernet verbunden. Dahinter steht eine modulare Struktur in einem intelligenten Gesamtsystem, denn die Module kann man in allen möglichen Leistungsklassen gegeneinander austauschen. Braucht ein Sonderserienmaschinenbauer beim nächsten Auftrag einen größeren Motor, identifiziert sich der Motor von selbst und der Antrieb stellt sich automatisch darauf ein. Einfacher geht es nicht.

Peter Schäfer

ZUR PERSON

¦ Rudolf Meier ist Leiter des Geschäftsfeldes Produktionsmaschinen bei Siemens A& Motion Control Systems in Erlangen.

¦ An der FH Nürnberg und der TU Berlin hat er Elektrotechnik studiert.

¦ Seit 1979 arbeitet er bei Siemens. Das Geschäftsfeld Produktionsmaschinen leitet Meier seit Ende 2004.

Erschienen in Ausgabe: 02/2006