Die CNC-Branche in Polen – Marktsituation und Trends in der Zerspanungstechnik

CNC-Schneidemaschinen bleiben nur scheinbar unverändert. Tatsächlich handelt es sich um eine Branche, die stark auf Innovationen basiert, die ständig in neue Geräte integriert werden. Auch wenn derzeit keine neue Schneidetechnologie in Sicht ist, konzentriert sich die Entwicklung auf die Optimierung der Parameter, die über die Attraktivität der Maschine für den Anwender entscheiden. Die besten Lösungen werden patentiert, da sie die Einzigartigkeit eines Herstellers gewährleisten und dessen Wettbewerbsfähigkeit beeinflussen.

Verfolgt man die Veränderungen im Angebot der besten Hersteller, die auf dem polnischen Markt vertreten sind, lässt sich feststellen, dass sich der Markt für CNC-Schneidemaschinen allmählich in zwei Gruppen aufteilt:

• Kompaktmaschinen,
• technologisch fortschrittliche Maschinen.

Hersteller von CNC-Maschinen in Polen

Die aktuelle Situation in der CNC-Werkzeugmaschinenbranche lässt sich anhand zahlreicher Indikatoren charakterisieren. Dazu gehören unter anderem die Anzahl der Maschinen, die Anzahl der Hersteller sowie die Rentabilität der Branche. Im Jahr 2014 wurden 335 Unternehmen erfasst, die ihre Haupttätigkeit im Bereich der Werkzeugmaschinenherstellung angaben. Diese Zahl stieg im Vergleich zum Vorjahr um 7 %. Nach Angaben des Statistischen Hauptamtes (GUS) handelt es sich dabei überwiegend um Kleinstunternehmen (78 %). In Abbildung 1 ist die Verteilung der Unternehmen nach der Anzahl der Beschäftigten dargestellt [1,3].

Abb. 1. Hersteller von Maschinen und Werkzeugen in Polen – Jahr 2014 (Quelle: GUS)

Die Rentabilitätsdaten weisen auf eine stabile, gute finanzielle Lage der Branche hin. Die im „Monitor Polski“ für das Jahr 2010 vorgestellten Ergebnisse zeigten einen Umsatz von ca. 700 Mio. PLN, während die Rentabilität bei 11 % lag. Aktuelle Eurostat-Daten zum Maschinenbau-Markt weisen einen Umsatz von 1720 Mio. PLN aus. Was die Aussichten der Metallbearbeitungsmaschinenbranche in Polen betrifft, so zeichnet sie sich durch ein dynamisches Umsatzwachstum und einen hohen Exportanteil aus. Nach Angaben des GUS steigt auch die Produktion von CNC-gesteuerten Metallbearbeitungsmaschinen (Abb. 2) [2].

Abb. 2. Produktion von CNC-gesteuerten Metallbearbeitungsmaschinen – 2014 [6]

Die Werkzeugmaschinenbranche im Vergleich zu anderen Industriezweigen

Im Vergleich zur gesamten polnischen verarbeitenden Industrie macht die CNC-Werkzeugmaschinenbranche 1,5 % des Wertes aus. Sie zeichnet sich durch eine unterdurchschnittliche Wertschöpfung aus und macht weniger als 1 % des Gesamtwerts der Industrieproduktion in Polen aus. Man muss sich jedoch bewusst sein, dass diese Statistiken die Vielfalt der Branche und ihrer wichtigsten Vertreter nicht berücksichtigen. Die Ergebnisse dieses Sektors können sich in vielen anderen Industriezweigen widerspiegeln [4].

Marktanalyse – Merkmale der untersuchten Unternehmen

Im September dieses Jahres wurde eine Marktstudie durchgeführt, um den Stand des Marktes für Schneidemaschinen zu ermitteln. Zudem wurde untersucht, wie häufig Schneidetechnologien in Industrieunternehmen in Polen eingesetzt werden. Die Marktstudie basierte auf einer Befragung ausgewählter Unternehmen. Der Fragebogen wurde per E-Mail und Post an Unternehmen versandt, die aus der vom Institut für Schweißtechnik geführten und laufend aktualisierten Datenbank ausgewählt wurden. Es gingen über 100 Antworten ein. Bei den an der Untersuchung teilnehmenden Unternehmen handelte es sich zu 15 % um kleine, zu 29 % um mittlere und zu 56 % um große Unternehmen. Die Ergebnisse der Befragung bildeten die Grundlage für weitere Analysen. Von allen untersuchten Unternehmen hat jedes mindestens eines der in Tabelle 1 aufgeführten Qualitäts- oder Zulassungssysteme implementiert. Fast 70 % der Unternehmen haben das System ISO 9001 sowie PN-EN ISO 3834 eingeführt. Die übrigen in den Unternehmen implementierten Normen sind in Tabelle 1 [5] aufgeführt.

Tab. 1. Im Unternehmen vorhandenes Qualitäts- oder Zulassungssystem [5]

Unabhängig von ihrer Größe beschäftigen die meisten befragten Unternehmen als Schweißaufsichtspersonal Personen, die einen IWE-Kurs absolviert haben (74 %). Fast 60 % der Unternehmen beschäftigen Personal für die zerstörungsfreie Prüfung (NDT) [5].

Marktanalyse – Schneidetechnologie im Vergleich zu anderen Technologien

Tabelle 2 veranschaulicht die Verbreitung von Schweiß- und verwandten Techniken in den untersuchten Unternehmen. Die am häufigsten eingesetzte Schneidetechnologie in den befragten Betrieben ist das thermische Schneiden (ca. 36 %) sowie Laserschneiden (etwas über 12 %) [5].

Tab. 2. In den Unternehmen eingesetzte Schweiß- und verwandte Technologien

Diese hohen Werte spiegeln sich auch in der Anzahl der von den befragten Unternehmen in den letzten 5 Jahren gekauften Geräte wider. An erster Stelle stehen zwar MIG/MAG-Schweißgeräte (65 %), an zweiter Stelle WIG-Schweißgeräte (48 %), während an dritter Stelle Plasmaschneidemaschine (fast 19 %). Häufig wurden auch Geräte für das Autogenschneiden (10 %) und das 2D-Laserschneiden (8 %). Was robotergestützte Lösungen und die Anzahl der in Schweiß- und verwandten Prozessen eingesetzten Roboter betrifft, so lagen bei den befragten Unternehmen direkt hinter den Schweißrobotern für das MAG-Schweißen (36 %) die Schneidroboter (16 %). Bei den Lasertechnologien nimmt das Schneiden mit einem sehr hohen Ergebnis von 87 % den ersten Platz ein [5].

Die Entwicklung von Maschinen zum Schneiden von Materialien zielt auf die Verbesserung der Produktqualität und die Steigerung der Effizienz ab, wobei gleichzeitig wirtschaftliche Faktoren sowie der Umweltschutz berücksichtigt werden. Trotz des Bedarfs an automatisierten Lösungen im Bereich der Schneidetechnologie stellte bis vor kurzem der hohe Investitionspreis ein Hindernis dar. Seit dem wirtschaftlichen Abschwung ist in diesem Bereich eine Verbesserung zu beobachten. Dies belegen die Ergebnisse der Umfrage sowie die Anzahl der teuren, bereits implementierten Laserschneidmaschinen [5].

Kompakte Maschinen richten sich in erster Linie an Kleinst-, kleine und mittlere Unternehmen, die 99,8 % aller Firmen ausmachen. Sie verfügen lediglich über Grundfunktionen und zeichnen sich durch geringe Abmessungen aus. Durch entsprechend optimierte Parameter behalten sie jedoch eine hohe Effizienz bei. Ein weiterer Vorteil von Kompaktmaschinen kann die Möglichkeit sein, sie zu erweitern und ihre Funktionalität zu vergrößern. Diese Option ist besonders nützlich für Unternehmen, die wachsen, aber noch nicht bereit sind, ihre Maschinenausstattung komplett zu erneuern [7]

Technologisch fortschrittliche Maschinen sind meist für große Konzerne, Unternehmen der Schwerindustrie sowie Firmen von Interesse, die in Nischenbereichen tätig sind und die besten Lösungen benötigen. Diese Anlagen zeichnen sich durch höchste Leistungswerte aus und enthalten oft verschiedene Arten von Hybridlösungen.

In beiden Maschinengruppen werden immer neuere Lösungen entwickelt, die auf die Optimierung der Parameter abzielen. Derzeit handelt es sich um eine Gruppe von mehreren Dutzend Merkmalen, deren Wert durch gesetzliche Vorschriften, individuelle Kundenbedürfnisse oder den Wunsch nach einem bestimmten Wert eines anderen, damit verbundenen Parameters bestimmt sein kann. Im Folgenden werden die Parameter beschrieben, die für Kunden am häufigsten von Interesse sind:

• Laserleistung – ein Parameter, der nur bei Laserschneidmaschinen zum Tragen kommt, der jedoch die Innovationsentwicklung im Bereich der CNC-Maschinen sehr gut veranschaulicht. Im Jahr 2016 wurde auf der ITM Mach Tool in Posen eine Laserschneidmaschine mit einer Leistung von 12 kW vorgestellt, die Bleche mit einer Dicke von 60 mm schneiden konnte. Dies war eine weltweite Innovation. Ein Jahr später präsentierte ein anderes Unternehmen auf derselben Messe einen Laser mit einer Leistung von 15 kW,
• die minimale Zeit, die für die technologische Produktionsvorbereitung und Umrüstung benötigt wird – jede Minute, die für Vorbereitungsarbeiten aufgewendet wird, verringert die Zeit, die für die Produktion zur Verfügung steht,
• Ergonomie bei Bedienung und Programmierung – dieser Parameter lässt sich nur sehr schwer in Zahlen ausdrücken. Ein Maß könnte die für die Schulung des Bedieners und des Technologen benötigte Zeit sein, doch dies ist kein vollständig erschöpfender Maßstab für das Thema. Von Bedeutung sind auch die Software-Oberfläche und die Anordnung der Maschinenelemente, die eine freie Steuerung der Maschine ermöglichen,
• Auswirkungen auf die Umwelt – ein Thema, das in letzter Zeit häufig Gegenstand gesetzlicher Regelungen ist. Dieser Aspekt umfasst viele Elemente. Einige davon sind im Folgenden aufgeführt,
• Stromverbrauch – die Reduzierung des Verbrauchs ist aus zwei Gründen von Interesse: aus ökologischen Gründen und wegen der Kosten, die durch den Verbrauch entstehen,
• Wärmeabgabe – dieser Parameter wird vor allem durch die Senkung des Stromverbrauchs verringert,
• Lärmemissionen – sind sowohl aus Sicht der Natur als auch der Mitarbeiter ein unerwünschtes Phänomen. Zur Reduzierung der Lärmemissionen dienen vor allem Schalldämpfer. Es wird jedoch angestrebt, leisere Mechanismen zu konstruieren,
• Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit – dies ist ebenfalls ein nicht messbarer Parameter, da Sicherheit weder bewertet noch gemessen werden kann. Die Maschine muss sicher sein. Diesem Zweck dienen vor allem technologische Lösungen zur Unfallverhütung, insbesondere im Arbeitsbereich,
• Minimierung von Kollisionen – Einsatz verschiedener Sensoren und anderer technologischer Lösungen,
• Weiterentwicklung der Steuerungssysteme – durch: Erhöhung der Rechenleistung der Steuerungssysteme, Erweiterung der Fähigkeiten von Steuerungssystemen, z. B. um die Steuerung der Automatisierung des Bearbeitungsplatzes oder die Überwachung der Bearbeitung, Anpassung an die Anforderungen des technologischen Datenmanagements im Rahmen der Industrie 4.0,
• Schnittgeschwindigkeit - einer der wichtigsten Parameter. Die Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit wirkt sich auf die Maschinenleistung aus,
• Genauigkeit - zeigt sich in der Möglichkeit, identische Werkstücke zu erhalten, die den vorgegebenen Daten entsprechen,
• Konstruktion – verstanden als Anpassung der Konstruktion an die Kundenanforderungen, Verringerung der Abmessungen, Erhöhung der Stabilität und andere. Solche Änderungen tragen zur Verbesserung anderer Parameter bei, z. B. der Geschwindigkeit,
• Fehlerquote – ein Parameter, der mithilfe entwickelter Fehlerkompensationsmethoden reguliert wird. Diese dienen hauptsächlich dazu, die Genauigkeit der Bauteile zu erhöhen, die korrekte Montage der Werkzeugmaschine sicherzustellen, Wärmequellen zu minimieren sowie die Auswirkungen thermischer Phänomene zu begrenzen.

Die zur Verbesserung der oben genannten Eigenschaften ergriffenen Maßnahmen führen zur Implementierung neuer Lösungen in CNC-Schneidemaschinen. Einige Innovationen, wie die bereits erwähnten Maschinen, die sich durch eine sehr hohe Laserleistung auszeichnen, werden gewissermaßen zum Aushängeschild der Unternehmen, die diese Lösung als Erste eingesetzt haben.

Ein weiteres Beispiel für eine Innovation, die zu einem wichtigen Bestandteil des Angebots des CNC-Maschinenherstellers geworden ist, ist auch der Plasma-Schneidkopf Vortex 3D, der derzeit unter dem Namen Vortex 3D FL (das Gerät wurde durch Gewichtsreduzierung und Erhöhung der Dynamik verbessert). Die meisten bis 2015 verwendeten Lösungen für CNC-Schneidemaschinen ermöglichten das Schneiden von Blechen und Rohren im rechten Winkel. Oft war es jedoch notwendig, die Kanten der Werkstücke für das spätere Schweißen anzufasen. Der von der Firma Eckert entwickelte und patentierte Vortex 3D-Kopf mit dem RACT-System (engl. Real Adjusted Cutting Trace) war 2015 eines der modernsten Geräte auf dem Markt. Der Kopf ermöglicht eine Drehung um ±540°, was das Schneiden komplexer Konturen ohne Unterbrechung der Bearbeitung gewährleistet; er kann während der Bearbeitung zudem stufenlos um bis zu ±47° von der Vertikalebene geneigt werden, was ein sehr präzises Anfasen und Abschrägen von Blechen in einem einzigen Schneidvorgang ermöglicht.

Bemerkenswert ist auch das Drop&Cut-System, ein Werkzeug, das eine effiziente Nutzung des zu schneidenden Materials ermöglicht. Auf dem Bildschirm der Steuerung hat der Bediener während des Schneidvorgangs die Möglichkeit, den jeweiligen Blechzuschnitt laufend zu überwachen, zu positionieren und anzupassen. Die Herstellung eines neuen Bauteils erfolgt somit auf der Grundlage der im Schneidsystem hinterlegten neuen Werkstückgeometrie. Es genügt, die virtuelle Geometrie des Werkstücks mit dem Finger auf den Materialrest zu verschieben. Dank der kontinuierlichen Live-Übertragung kann die Kontur des Werkstücks fehlerfrei aus dem Blechrest des vorherigen Prozesses gefertigt werden.

Neben der Unterteilung der Maschinen in kompakte und fortschrittliche Modelle scheint die Einführung von Elementen der Industrie 4.0 unvermeidlich zu sein. Diese Elemente werden in beiden Maschinengruppen zum Einsatz kommen.

Es ist auch ein Trend zur Konstruktion von Hybridmaschinen zu beobachten. Dabei handelt es sich um funktionale Kombinationen, wie z. B. eine Schneidemaschine, eine Bohrmaschine und eine Fräsmaschine in einem Gerät, oder um technologische Kombinationen. Ein Beispiel für eine solche Maschine ist die Schneidemaschine Opal Waterjet Combo von Eckert, die Wasserstrahl- und Plasmaschneiden in einem einzigen Gerät ermöglicht.

Der Markt für CNC-Schneidemaschinen unterliegt einem ständigen Wandel. Es ist bemerkenswert, dass polnische Marken immer bekannter werden und ihre Produkte von ausländischen Unternehmen immer häufiger gekauft werden. Das Maschinenangebot wird sich zunehmend in kompakte und technologisch fortschrittliche Maschinen unterteilen. Neue Innovationen werden sich hauptsächlich auf die Optimierung der Parameter konzentrieren. Auch der Einfluss von Industrie 4.0 wird immer deutlicher werden. Die Veränderungen werden immer schneller voranschreiten, und die Konstrukteure überwinden bereits heute Hindernisse, die vor kurzem noch unüberwindbar schienen. Der einzige verlässliche Indikator für Veränderungen werden die Erwartungen der Kunden sein, die Produkte schätzen, die „auf ihre Bedürfnisse zugeschnitten“ sind.

Literatur

[1] Brecher C., Esser M., Witt S., 2009, Interaction of manufacturing process and machine tool. CIRP Annals – Manufacturing Technology, 58, 588-607.
[2] Daten des Statistischen Hauptamtes.
[3] Honczarenko J., 2011, Moderne Werkzeugmaschinen und die technologische Machbarkeit von Konstruktionen. Mechanik, 22/10, 761-767
[4] Kosmol J., 2011, Entwicklungstrends bei Werkzeugmaschinen. Rückblick auf die MACH-TOOL-Messe auf der ITM 2011, Mechanik, 22/8-9, 660-664.
[5] Restecka M., Marktuntersuchung im Hinblick auf Innovation. Institut für Schweißtechnik in Gliwice.
[6] Statistisches Jahrbuch der Industrie 2016.
[7] Bericht über die Lage des KMU-Sektors in Polen im Jahr 2016, PARP

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