W zakładzie w Norymberdze producenta pojazdów użytkowych MAN Truck & Bus rozpoczęto produkcję nowego, wysokoefektywnego silnika diesla o pojemności 13 litrów. Jako wspólna platforma silnikowa ma być wykorzystywana w całej grupie. Do obróbki głowic cylindrów stosowane są narzędzia do precyzyjnego wiercenia firmy MAPAL, które zajmują się obróbką otworów prowadzących zawory oraz otworów siedzisk zaworów.
Praktycznie w tym samym czasie MAN uruchomił w Norymberdze dwa ważne projekty przyszłości. Równolegle z rozpoczęciem produkcji nowego silnika Diesla, uruchamiana jest seryjna produkcja baterii dla elektrycznie napędzanych pojazdów producenta. W ponad 50 stacjach montażowych ma być rocznie produkowanych do 50.000 baterii – z opcją zwiększenia tej zdolności do 100.000 baterii wysokiego napięcia do 2030 roku. Nowy budynek, mający ponad 35 metrów wysokości, jest najwyższym obiektem produkcyjnym w tym miejscu.
Tuż naprzeciwko znajduje się produkcja silników diesla na powierzchni 23 000 metrów kwadratowych. Jako planista procesów, Marco Singer odpowiada za produkcję głowic cylindrów nowo opracowanego silnika D30. Naprzeciwko hali M17 znajduje się nowo zbudowana produkcja baterii. Marco Singer ocenia transformację w kierunku napędu elektrycznego w następujący sposób: „Do różnych zastosowań, takich jak transport miejski, silnik elektryczny jest idealnym napędem. W innych obszarach diesel będzie jednak jeszcze długo obecny.” Jako przykłady podaje zastosowania w rolnictwie, marynarki wojennej czy wojsku. W przyszłości potrzebny będzie zatem mix różnych technologii napędowych.
Silnik dla wszystkich marek
Grupa Traton, do której należy nie tylko MAN, ale także Scania, Volkswagen Truck & Bus oraz International Motors, stawia na system modułowy, Traton Modular System (TMS), którego komponenty są wykorzystywane niezależnie od marki. Zgodnie z hasłem „Nie trzeba wynajdywać koła na nowo”, grupa w ten sposób efektywnie łączy swoje zasoby. Silnik D30 jest wspólną platformą silnikową dla całej korporacji. Od rozwoju, przez produkcję mechaniczną i montaż silników, aż po dostawę do różnych producentów pojazdów, wszystko odbywa się w MAN w Norymberdze. Jeszcze trzy lata temu znajdowała się tu także własna odlewnia.
Silnik D30 oparty jest na platformie, ale produkowany jest w sześciu różnych wariantach mocy od 360 do 560 KM. Jest to największy standardowy silnik w ofercie i ma być stosowany w różnych pojazdach, przy czym w segmencie ciężarówek główny nacisk kładziony jest na 40-tonowe. D30 zastępuje dotychczasowe serie silników D26 i D15. Innowacyjny napęd osiąga maksymalną sprawność na poziomie 50 procent i potrzebuje o pięć procent mniej paliwa niż jego poprzednicy, co w równym stopniu obniża emisję CO2.
W produkcję nowego silnika, w której weźmie udział do 160 wysoko wykwalifikowanych pracowników w systemie trzyzmianowym, MAN zainwestował około 220 milionów euro. Techniczna zdolność produkcyjna pozwala na wytwarzanie około 50 000 silników rocznie. „Rzeczywista ilość produkcji zależy od popytu. Ostatecznie to klienci decydują, czy zostanie to w pełni wykorzystane”, wyjaśnia Marco Singer. W ostatnich latach klienci byli raczej ostrożni. Tak jak w przypadku samochodów osobowych, dyskusje na temat transformacji w kierunku napędu elektrycznego również w przypadku pojazdów użytkowych wprowadziły niepewność. Na początku produkcja będzie prowadzona w jednej zmianie.
Wieloletnia współpraca
MAN współpracuje z MAPAL od dziesięcioleci. Kiedy w 2019 roku rozpoczęto projekt D30 i ogłoszono przetargi, producent narzędzi z Aalen ponownie otrzymał zlecenie na precyzyjną obróbkę otworów prowadzących zawory i otworów siedzisk zaworów. Wspólne doświadczenia z wielu lat miały na to wpływ, podobnie jak rekomendacja producenta maszyn Grob, który odpowiada za cały proces, a tym samym za dobór narzędzi.
Sześć cylindrów silnika ma po dwa zawory dolotowe i wylotowe, więc w głowicy cylindrów musi być wykonanych 24 otwory. Ponieważ średnice zaworów dolotowych i wylotowych różnią się, do ich obróbki potrzebne są narzędzia o różnej wielkości. Obróbka odbywa się na maszynie z podwójnym wrzecionem. Jest ona zintegrowana z systemem połączonym z pojedynczymi maszynami firmy Grob, które są załadowywane przez portale liniowe.
Stabilny proces dzięki sprawdzonej technologii
W początkowej fazie projektu zlecono jeszcze jednemu producentowi narzędzi obróbkę wykańczającą. Ponieważ jednak z jego narzędziami nie udało się osiągnąć stabilnego i opłacalnego procesu, MAN ostatecznie skupił się ponownie na współpracy z MAPAL. Początkowo firma z Aalen wprowadziła system obróbki wykańczającej, który od lat działa w MAN w dwóch halach produkcyjnych na wielu maszynach. W ścisłej współpracy z klientem partnerzy rozwijali jednak system dalej i mogli osiągnąć istotne postępy.
Singer docenia osiągnięcia: „Obróbka zasadniczo się zmieniła. Na przykład zaoszczędziliśmy na półcięciu i mogliśmy zrezygnować z wstępnego szlifowania. Zamiast tego używaliśmy narzędzia z wymiennymi wkładkami tylko na naszych wstępnie obrobionych średnicach, zapewniając sobie dobry wlot do otworu dla wiertła i ostatecznie przeszlifowaliśmy raz. Na podstawie tych doświadczeń proces mógł zostać optymalnie zaprojektowany.” Koncepcja produkcji osiągnęła zarówno dobrą jakość obróbki, jak i ustalony czas cyklu wynoszący około pięciu minut na finalną obróbkę gniazda zaworu i prowadnicy zaworu, co zapewniło stabilny i ekonomiczny proces. „I to pomimo, że z nowym silnikiem wymagania jakościowe w produkcji wzrosły,” podkreśla Markus Meyer, który jako doradca techniczny MAPAL ściśle współpracuje z MAN. Dla otworów w zaworze i dwóch otworów w gnieździe zaworu tolerancje wynoszą poniżej 20 µm. Przy przejściu od gniazda do prowadnicy należy zachować około 50 µm. Między gniazdem zaworu a prowadnicą nie może występować przesunięcie, które mogłoby prowadzić do niepożądanych sił ścinających. Wymagana jakość powierzchni wynosi Rz poniżej 20 µm. Głowica cylindrów wykonana jest z żeliwa GJV 450, w które dla zaworów wprasowane są bardziej odporne na zużycie materiały w postaci pierścienia i prowadnicy.
Nowoczesna technologia obniża koszty jednostkowe.
Seria wspólnych warsztatów miała na celu dalsze optymalizacje, szczególnie w zakresie kosztów jednostkowych. Powinny one zostać obniżone przed rozpoczęciem produkcji seryjnej, a w partnerskiej, profesjonalnej współpracy MAPAL i MAN udało się osiągnąć znaczące poprawy.
Jako dźwignia do obniżenia kosztów na część okazało się uproszczenie obsługi narzędzi – konkretnie redukcja czasu ustawienia, co uprościło pracę operatora. MAPAL wprowadził swoje system EA (EasyAdjust), który został zainstalowany w narzędziu do gniazda zaworu. W tym systemie regeneracja ostrza jest już zintegrowana w kasecie, która służy jako uchwyt dla ostrza. Dzięki temu całkowicie znika proces ustawiania regeneracji bocznego ostrza, wystarczy jedynie dostosować średnicę. Thomas Teuber, kierownik produktu i aplikacji w zakresie precyzyjnego wiercenia w MAPAL, podsumowuje korzyści praktyczne:
„Operator nie musi już mieć na oku dwóch wskaźników pomiarowych. Koncentruje się tylko na jednym wskaźniku, za pomocą którego ustawia występ ostrza w stosunku do prowadnic. To zajmuje znacznie mniej czasu.” Z systemem EA wiąże się również poprawa ostrzy: Wymienne płytki skrawające TEC używane w systemie EA mają cztery, a więc dwa razy więcej krawędzi skrawających niż tradycyjne ostrze MAPAL. Udoskonalony materiał skrawający i innowacyjna powłoka zwiększają trwałość i zapewniają jeszcze stabilniejszy proces.
Modyfikacje przyniosły efekty: w porównaniu do pierwotnego koncepcji obróbczej, koszty obróbki gniazda zaworu i prowadnicy zaworu udało się obniżyć o około 40 procent. „Jestem bardzo zadowolony z osiągniętego kamienia milowego”, mówi Marco Singer, wyraźnie chwaląc kompetentną współpracę z MAPAL. Ambitny planista procesów chce nadal rozwijać ciągły proces doskonalenia.
W MAN zakłada się, że D30 będzie ostatnim całkowicie nowym silnikiem wysokoprężnym do pojazdów użytkowych firmy – po ponad 100 latach budowy silników wysokoprężnych w Norymberdze. Do 2030 roku co drugie pojazd dostarczany klientom ma mieć napęd bezemisyjny.
Kontakt:
www.mapal.com
