Der Beitrag beschreibt die besonderen Herausforderungen der Automatisierung beim Drahtkaltwalzen und diskutiert den Einsatz eines Drahtspeichers als Schlüsselkomponente zur Entkopplung diskontinuierlicher Prozesse. Anhand zweier industrieller Anwendungsszenarien wird die praktische Relevanz dieses Ansatzes verdeutlicht.

Die Drahtindustrie ist durch einen hohen Wettbewerbsdruck geprägt. Während sich Produktionsstandorte in Niedriglohnländern zunehmend über Kostenvorteile behaupten, müssen Hersteller in Hochlohnländern andere Strategien verfolgen, um wettbewerbsfähig zu bleiben. Neben Produktqualität und Flexibilität spielt hierbei insbesondere die Effizienz der Produktionsprozesse eine entscheidende Rolle.

Automatisierung wird häufig als naheliegende Lösung betrachtet. In der Praxis zeigt sich jedoch, dass nicht alle Prozessschritte in gleichem Maße automatisierbar sind. Während beispielsweise das Drahtziehen in vielen Anwendungen bereits hochgradig automatisiert ist, stellt das Kaltwalzen nach wie vor einen kritischen Abschnitt dar, der häufig manuelle Eingriffe und diskontinuierliche Abläufe erfordert.

Das Kaltwalzen von Draht unterscheidet sich in mehreren Punkten von anderen Umformprozessen. Aufgrund der geringen Querschnitte reagieren Draht und Prozess äußerst sensibel auf Änderungen der Zugspannung. Bereits geringe Schwankungen können sich auf Maßhaltigkeit, Profilgenauigkeit oder Oberflächenqualität auswirken.

Hinzu kommt, dass das Kaltwalzen häufig in Produktionslinien eingebunden ist, die durch diskontinuierliche Prozessschritte geprägt sind, etwa Spulwechsel, Prüfoperationen oder Richtprozesse. Diese Diskontinuitäten führen zwangsläufig zu variierenden Prozessbedingungen, die einer stabilen Automatisierung entgegenstehen.

Ein zentrales Hindernis bei der Automatisierung des Kaltwalzens ist daher weniger die Walztechnik selbst, sondern die fehlende Entkopplung von vorgelagerten und nachgelagerten Prozessschritten.

Der Einsatz eines Drahtspeichers wird insbesondere dann erforderlich, wenn ein kontinuierlicher Umformungsprozess nicht unterbrochen werden soll oder nicht unterbrochen werden darf.

Vermeidung von Prozessunterbrechungen beim Spulenwechsel

In modernen Drahtwalzanlagen können Kaltumformprozesse mit Geschwindigkeiten von bis zu etwa 1000m/min betrieben werden. Bei einem konventionellen Anlagenkonzept muss beim Spulenwechsel am Aufwickler der Produktionsprozess angehalten werden. Dieses Anhalten führt zu instationären Prozessbedingungen und kann sich nachteilig auf Maßhaltigkeit und Oberflächenqualität des finalen Produkts auswirken.

Um Qualitätsverluste zu vermeiden, wird die Anlage in der Praxis häufig stark gedrosselt, beispielsweise auf Geschwindigkeiten von etwa 30m/min. Auf diese Weise bleibt der Prozess formal kontinuierlich, allerdings mit deutlicher Reduzierung der Produktivität.

Ein Drahtspeicher ermöglicht in diesem Szenario eine alternative Vorgehensweise: Während der Walzprozess mit hoher Geschwindigkeit weiterläuft, kann der Spulenwechsel entkoppelt erfolgen. Die temporäre Aufnahme von Drahtlänge im Speicher verhindert dabei, dass die Unterbrechung am Aufwickler direkt auf den Walzprozess durchschlägt. Dadurch werden instationäre Zustände vermieden und die Prozessstabilität verbessert.

Entkopplung von vor- oder nachgelagerten kontinuierlichen Prozessen

Ein zweites typisches Anwendungsfeld ergibt sich, wenn dem Walzprozess Produktionsschritte vor- oder nachgelagert sind, die eine kontinuierliche Drahtzufuhr beziehungsweise -abfuhr zwingend erfordern. Solche Prozesse können aus technologischen Gründen nicht angehalten werden.

Ohne Drahtspeicher würde jede Unterbrechung im Walzprozess zu einem Stillstand der gesamten Linie führen. Der Drahtspeicher fungiert hier als Puffer, der eine zeitweise Entkopplung der Prozessschritte erlaubt.

Gleichzeitig entfällt die Notwendigkeit, Spulen händisch zu wechseln. In konventionellen Anlagen erfordert der manuelle Spulenwechsel ein Anhalten der Anlage. Alternativ wäre eine hochgradig automatisierte Spulenwechseltechnik erforderlich, die mit erheblichem konstruktivem und wirtschaftlichem Aufwand verbunden ist. Der Drahtspeicher stellt hier eine technisch robuste und vergleichsweise einfache Lösung dar.

Der Drahtspeicher ist damit nicht lediglich ein logistisches Hilfsmittel, sondern ein zentrales Element der Prozessarchitektur. Seine Funktion besteht darin, zeitliche Diskontinuitäten vom sensiblen Kaltwalzprozess fernzuhalten. Erst durch diese Entkopplung werden stabile Randbedingungen geschaffen, die eine weitergehende Automatisierung ermöglichen.

Die dargestellten Anwendungsszenarien zeigen, dass der Drahtspeicher sowohl produktivitäts- als auch qualitätsrelevant ist. Er ermöglicht eine kontinuierliche Betriebsweise auch bei unvermeidbaren diskontinuierlichen Abläufen wie Spulenwechseln oder Bedienereingriffen.

Die Automatisierung des Kaltwalzens stellt eine der zentralen Herausforderungen in der modernen Drahtproduktion dar. Die dargestellten Anwendungsszenarien verdeutlichen, dass eine rein regelungstechnische Betrachtung nicht ausreicht, sondern eine geeignete prozessarchitektonische Entkopplung erforderlich ist. Der Drahtspeicher bietet hierfür einen pragmatischen und technisch robusten Ansatz.

Fuhr arbeitet derzeit an weiterführenden Lösungen zur Integration von Drahtspeichern in bestehende und neue Walzanlagen mit dem Ziel, kontinuierliche Produktionskonzepte weiter zu stabilisieren und auszubauen.

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