2018年的METAV（德国金属加工机械及零部件展览会）已于2月20日至24日在德国杜塞尔多夫举行，有500多家参展商展示了他们的创新技术。此次活动的核心主题是金属加工，但数字化和网络化再次成为另一个被人们关注的工业4.0焦点。参构成要素在2016年进行过更改，以重点关注特殊领域的增材制造、医疗、质量和模塑四个主题，今年这一情况再次出现。
多种多样的创新3D打印工艺
增材制造提高了零部件、工模具在生产中的创作自由度。METAV展出了用于生成工艺流程的系统和软件解决方案，以及使用该方法生产的创新零部件，如制造刀具或模具。
例如，来自德国迪琴根的Trumpf通快激光和系统技术公司与其客户一起，展示了具有复杂冷却通道的塑料铸模，这在以前是无法用传统方法生产的。这些新开发的模具是在该公司自己的SLM（选择性激光熔化）机器上制造的。得益于冷却效果的改善，这些模具能够显著缩短塑料注塑件批量生产的循环周期。由此带来的生产率的提高使成本得到节约，这远远超过了刀具和模具的相关生产成本。
位于Aalen的德国刀具公司Mapal玛帕正在利用增材制造的可能性生产面向应用的液压膨胀夹头。对于以前的液压膨胀夹头，其基体和套筒之间的焊接连接是传递扭矩、耐热性和几何形状方面存在的弱点。现在，增材工艺可以制造出无需连接的液压膨胀夹头，这些夹头能够单独适应特定的加工过程。它们不仅能实现液压夹头的阻尼效果，而且还与传统的热缩夹头一样轻巧。根据玛帕的说法，这使得客户可以选择最经济可靠的液压膨胀夹头和刀具组合。
DMG Mori德玛吉森精机公司推出了Lasertec 30 SLM型机床，一种利用SLM工艺生产零部件的机器，它能显著简化高度复杂的粉末处理过程。其封闭式的粉末回路能保护机器操作人员不和粉末接触，并防止粉末受到诸如湿度等环境因素的影响。事实上，每种类型的粉末都会保存在自己的可交换单元装置中，并实现快速、无污染地更换粉末。由于更换每个独立单元变得相对简单，从而避免了机器的长时间设置和停机。
来自伯灵顿的美国公司Desktop Metal在METAV上展示了可用于办公室的 3D打印机，例如用于原型建造。在该系统中，利用“结合金属沉积工艺”将粘合在蜡中的金属粉末层层叠在一起形成零件生坯，接下来的工艺步骤包括脱脂（将蜡从零件中去除）和烧结（将金属粉末熔化成没有残余应力的完全密封的零件）。从创建CAD文件到成品，每一步都由Studio System软件支持，其金属材料也可以用可交换的材料盒快速、方便地更换。同时，将金属粉末粘合在蜡中也防止了金属粉尘对健康构成危害。
美国3D Systems在德国的公司展示了基于粉末床工艺的直接金属打印系统。3DXpert软件是ProX DMP机器不可或缺的一部分，可确保打印数据的快速准备。直接金属打印的参数可以从其相应的粉末材料数据库中选择。该机器的真空室是它的一大特点，这大大减少了保护气体的消耗，并能在激光熔化过程中防止金属粉末的氧化。其目前最大的机型可提供最大500×500 mm的构建面积。
数据采集与评估成为工业4.0解决方案的重点
机床和监控的集成以及机床数据的评估和报告只是工业4.0解决方案的一个方面。
许多金属加工企业在这个特别的工业4.0主题馆内展示了他们的新进展。除了参展商带来的实际解决方案外，还有关于数字化的发人深省的言论和专家讨论。众多参展商还在这个主题馆外展示了他们的工业4.0理念和流程优化解决方案。
例如，来自德国的Guhring钴领刀具公司展示了GTMS v6刀具管理软件，一个新版管理生产工具的平台。其序列号用于在整个生命周期内记录和管理刀具数据。该管理软件通过接口能集成到一个公司现有的IT基础架构（如ERP，PPS或CAD系统）上。模块化的结构使得该刀具管理系统可以适应各自公司的相应要求。
德国机床制造商Heller海勒提供了一个强化机器数据评估的平台，且具有面向操作员的、基于互联网的用户界面。该平台可以监控各传动轴、主轴或其他组件的（磨损）状况，并在超过临界值之前及时报告情况。报告的信息可用于订购及更换磨损的轴承或滚珠丝杠，从而避免机器故障的发生。此外，过程数据还可以在平台上进行评估并用于工艺流程的优化。
Axoom Solutions公司在工业4.0主题馆中展示了用于生产和整个价值链的基于云的模块化解决方案。这个数字业务平台为制造业公司（智能企业）和机器制造商（物联网）提供工业4.0解决方案。未来该平台将使企业能够在单一系统内处理订单管理、材料采购、机器使用和工艺流程。这个基于浏览器的平台可确保数据和关键指标始终可用可检索。
Hexagon海克斯康公司在计量领域提出了自己的解决方案。其产品组合目前包括坐标测量机、自动化解决方案和三维激光扫描仪。海克斯康此次展示了其中一个亮点，一个用于大型部件数字化的移动激光扫描仪，并带来了一个风力发电厂的转子叶片。此外，海克斯康还展出了白光扫描系统，可在最短的时间内实现零部件的非接触式数字化。由此捕获的3D数据可以用于各种工业应用，例如品控领域。
自动化和装卸技术的重大进展
不仅是零部件的加工，机床上的装卸载以及待加工工件的夹紧也是金属加工的重要方面。在装卸和夹紧技术领域，关注点不光是创新的自动化技术，还有新兴技术。目标是：使过程更安全、更有效、更经济。
例如，来自德国的HandlingTech是柔性自动化系统的专家，它在METAV 2018中作为一个独立系统商和机器的扩展商展示了一个机器人单元ecoZ，ecoZ能自动完成成本昂贵且耗时的机床手动装载和卸载操作，上面的夹具和棱形支架适用于装卸操作，能确保圆柱形和矩形工件的安全装卸。该系统专门设计用于提供各种灵活的应用，可实现小批量经济型生产的自动化。该机器人单元可以通过安全区域外的返回系统不间断地装载和卸载。
机械和设备工程中的安全技术
德国Euchner公司推出了一款模块化的门盒装置，以满足客户对安全门锁定的定制解决方案的需求。Euchner的MGB2改进了原来的多功能门盒的设计，它使客户能够根据个人需求和环境调整盒子的功能。两个带有多达三个操作元件的“子模块”可以通过安装板集成到门锁模块中。甚至可以在操作期间更换模块（热插拔兼容）。除了锁定模块之外，该系统还包括用于打开安全门的手柄模块。总线模块可通过Profinet / Profisafe集成到总线系统中。
智能夹紧
在夹紧技术领域，德国Schunk雄克公司展示了用于装卸和夹紧工件与刀具的创新系统。具有更大刚性的新型零点夹紧模块，可在加工工件时增加稳定性并降低振动敏感性。Schunk展示的另一项创新是Tendo Slim 4ax液压膨胀夹头。外部尺寸符合DIN 69882-8中规定的热缩夹头的轮廓，但与热缩夹具相比，它具有减震、易操作和安装时间短等额外优势。
对于车床卡盘，Schunk开发了Rota NCR，这是一种密封的6爪动力卡盘，其中两个卡爪成对摆锤安装，使薄壁部件能够在极低的变形状态下进行夹紧。六个卡爪使得夹紧力能分布在更大的区域上。同时，密封系统使得维护间隔时间大大延长。Schunk还展示了Rota NCE，这是一款采用重量优化设计的动力卡盘。当主轴加速和制动时，减轻的重量会降低质量惯性矩，反过来还能节约能耗并缩短周期时间。
Hilma-Romheld公司是德国一家夹紧技术供应商，展示了一种工件夹紧系统，使夹具具有良好的位置灵活性且不易变形。夹爪可以彼此独立地移动，并且在夹紧区域中自适应任何位置的工件，为其提供最佳的夹紧和支撑。只要其中一个夹爪与工件接触，第二个夹爪就会移入并压在它上面。然后夹紧夹爪并设定所需的夹紧力。这种设计允许零部件与内部轮廓对齐，然后再夹紧。此外，当长工件（例如型材、导轨或带材）进行夹紧时，通过使夹紧点适应工件的位置来防止其变形。
机床——智能与创新
德国Spinner斯宾纳机床制造公司展出了它的五轴VC1650-5A精密加工中心，尺寸达800×800×800mm的工件都可以在上面进行五轴加工。据Spinner的说法，尽管机器的尺寸很大，但通过新的导轨防护设计，空间需求反而相对较小，因此，其安装空间比同类机器小30％。根据应用的不同，该加工中心可配置一个扭矩高达464 Nm的用于重载加工的主轴，或配置一个用于高速加工的主轴，其转速可达18000rpm。
德国Index-Werke因代克斯为METAV 2018参观者展示了CNC多轴自动车床MS16C Plus。六个集成式的冷却电主轴构成了该柔性机床的核心。这实现了即使在切削过程中也可以对任意位置的主轴实现无级变速控制。动力刀具和C轴可实现诸如倾斜、横向走刀、偏心钻削和轮廓铣削等加工步骤。新的Index C200 sl采用西门子S840D数控系统，它通过触摸屏进行操作。其iXpanel操作系统能将操作员所需的所有数据，例如图纸、订单文件、机器文档或维护间隔时间显示在屏幕上。
位于德国埃斯林根的日本Citizen西铁城欧洲公司展示了一种可改善车削长切屑材料的创新断屑工艺。当不含诸如铅等断屑合金的塑料、黄铜或易切削的钢被加工时，车削过程中通常会出现较长的刨花和切屑线圈。而这可以利用西铁城的低频振动切削（LFV）来解决，其中切屑通过在进给方向上的振荡工具的运动以受控的方式被破坏。该工艺可用于几乎所有几何形状和不同材料的零件，并且无需再在机器静下时去移除长切屑。 Citizen机床结合了驱动器和主轴特性，专门设计了振荡运动和所需的负载。
来自德国的Sauter索特公司推出了Sauter Torque Drive，这是一种直驱转塔刀架，集成有内置电机，用于驱动刀具。这种直接驱动系统可以在不使用中间变速箱的情况下以高达12000rpm的速度直接驱动刀具。这可以防止与传动相关的摩擦损失。直接驱动产品组辅以Torque Drive扭矩驱动，能以85Nm的极高扭矩驱动铣削刀具，占空比为20％，且无需齿轮减速。扭矩通过专门开发的联轴器传递，而VDI刀座仅可使用高达63Nm的扭矩。水压传感器还能记录输送到转塔内的冷却润滑剂，并通过发出适当的警告信息来提高工艺的可靠性。
德国Soraluce索拉露斯公司展示了其在智能机器领域的发展。其获得专利的DAS+系统可用于床身、铣削和钻削中心，通过有针对性的分析和振动叠加，可以消除机器颤动，无论其产生的原因如何。据该制造商称，该系统能将切削性能提高300％，并将生产时间缩短45％。主轴转速可使用SSV（Spindle Speed Variation）功能自动控制。该公司在智能机器领域的其他系统还包括自适应控制技术，该技术有助于缩短加工时间，并通过自动进给控制实现无人化生产。无论安装的铣头、十字滑块或主轴套筒的重量如何，DBS动态平衡系统都能确保铣削轴的恒定直线度（整个行程路径上的偏差最大为0.02mm）。这三种技术可供METAV展出的立柱移动式铣削和钻孔中心选用，其行程范围为8000mm×2200mm×1300mm。应用范围包括商用汽车行业、工模具制造以及用于加工中型零部件的一般工程。
日本Yamazaki Mazak山崎马扎克在德国的公司展示了卧式五轴加工中心HCR-5000S。该机床专为中小型铝制部件的高效加工而开发，例如用于航空航天和汽车工业，其高速主轴最高转速可达30000rpm。高进给速率（快速移动速度：60m/min）以及高达1G的X/Y轴加速度，并通过机床工作台（可绕A轴旋转）和中央切屑槽有效移除大量切屑使得循环时间缩短并提高生产率。
对于工业4.0，德国的Heidenhain海德汉公司带来了StateMonitor，这是一种简单的软件解决方案，它能记录机器的运行状态并将其显示在基于互联网的用户界面上。从而可在任何带有Web浏览器的设备上检索数据。如果发生故障，还可通过电子邮件或短信发送通知，以便操作员尽快做出反应。
关注现代刀具
德国Paul Horn号恩公司展示了内齿轮、花键和内轮廓的滚刀工具系统，与插齿相比，它有助于大大缩短加工时间。这些刀具可用在特别优化的车铣中心上，因此可以在一次装夹中进行车削和齿轮切削操作。其直径达20mm，可作为整体硬质合金刀具使用，或由HSS与可换硬质合金刀头制作。
最近加入该系列的是用于硬质合金加工的铣削和车削刀具，在2017年汉诺威EMO展会上曾展出过。CVD-D涂层刀具允许对硬质合金进行紧密轮廓加工，与磨削或腐蚀相比具有更大的灵活性和成本优势。
Paul Horn产品系列配合高速SFI Toodle主轴。涡轮驱动器通过冷却润滑剂以10至60巴的压力和40000至75000rpm的转速驱动主轴。该系列中也包括压缩空气（3至7巴），速度35000至60000 rpm的型号。同时，高速主轴可与传统刀柄一起使用。
德国Mapal玛帕公司推出了HPR400 plus多刃铰刀，客户可自行轻松更换可转位刀片，从而减少了运输到制造商、库存流通和修复的成本。刀片有四个切削刃，可以最佳地使用切削材料。±1μm的高精度刀片座，加之公差为±2μm的可转位刀片，使得无需在更换磨损的刀刃后调整刀具，从而大大降低了单位成本。据Mapal的说法，该铰刀的直径可达50mm。
来自德国的Ecoroll公司主要生产表面精加工刀具，它在METAV展示了抛光和深度滚压刀具的新进展。在未来，机械抛光和深度滚压刀具将具有一个能无线测量滚压力的数字化系统。它还为深滚齿轮开发了一种新的刀具设计。齿轮凹槽侧翼是用多个滚轮依次连续加工的。通过改变轮缘的区域特性来增加齿轮的疲劳强度。作为Ecoroll的一个新产品系列，ECOpeen还展示一种可通过锤击强化边缘层的工具。这些刀具被设计用于CNC加工中心、车床和机器人，能通过驱动速度的设置改变冲击频率，并将高冲击能量传递到零件表面。同时，可更换的刀片能适应不同的加工任务。
来自模具方面的消息
工模具制造业的公司在模塑区展示了他们的产品亮点。新材料和创新性工具的使用确保了更高的精度和更高的生产率。
例如，德国Hasco公司展示了调质工具钢1.2714HH——作为其广泛的标准模块化部件的一个新成员。据Hasco所述，它不仅表现出了极好的尺寸稳定性和韧性，同时还优化了加工性能（最大硬度400HB）。更多优点还包括优异的耐磨性、抛光和蚀刻性能以及可在高达510℃的温度下进行氮化和涂层。Hasco的另一款新产品是Z920型液压集成块，可灵活用于冷却液回路的简单配置。中央式流入/流出设计节省了软管，除了布置更加清晰之外，还增加了操作和工作安全性，同时降低了能耗。
位于德国Helmbrechts的Knarr公司，多年来一直致力于设计和制造注塑工模具。其中一个难题就是生产带有退刀槽或螺纹的零件。Knarr提供一种带有所谓的可折叠芯的工具，以便从芯中去除螺纹零件。中心芯在注塑后被拉到一起，以便能够在最短的时间内将零件推离工具。这些工具由Knarr专门为个别物品设计，它们可以显著缩短循环时间。
来自奥地利的Meusburger公司是一家高精度标准件制造商，例如，用于工模具制造的板材和棒材。对原材的去应力退火保证了这些标准件加工中具备较低的挠曲水平。其零点夹紧系统可以直接精确定位和固定这些板材和棒材。此外，该公司还展示了一款组装工作台，在上面使用空气轴承可以毫不费力地移动重型模具元件。
关注测量技术和质量
METAV还展示了许多用于精确测量工具和部件的创新产品。
来自德国的测试与测量技术专家Zoller卓勒展出了用于切削刀具的3s万能测量机。它通过五个CNC控制轴能对刀具进行全自动测量。测量序列和要测量的刀具特性被定义在一个逼真的输入对话框内。例如，可以使用复选框选择和测量诸如切削、间隙或扭转角度等特征，也可以在不接触的情况下扫描凹槽和切屑空间。
英国Renishaw雷尼绍位于德国Pliezhausen的公司演示了Equator测试设备。它提供了在生产环境中进行过程监控的一种选择，可以测试工件的可重复精度和热不敏感性。该测试设备可以手动或自动灵活加载。在测试程序完成之后，数据会被直接传送到机床上以更新刀具补偿。
日本Keyence基恩士位于德国Neu-Isenburg的公司在显微镜和测量技术领域展示了一系列创新解决方案。IM-7000数字测量投影仪具备较大的测量体积，其物体台面尺寸为250×250mm。只需几秒钟，它就可以测量物体的轮廓并定义多达99个特征，检查它们的尺寸精度并发布测试和分析报告。新开发的光电接近开关还可以检测以前无法通过传统照明检测到的轮廓上的特征。探头接触力很小，仅为0.015N，这样就可以在不需要夹紧的情况下测量相对较轻的零部件。
XM型号系列的图像引导式三维坐标测量机现在可以使用移动式和旋转工作台测量更大的组件。红外探头的捕获视野宽至600mm，高达380mm，而重复精度为±3μm。探头中的集成摄像头通过增强现实技术来支持测量过程。操作员可在显示器上看到实际组件的测量值，或让其显示要测量的剩余测量点。
总结
METAV 2018展出了众多具有前瞻性的技术亮点和新发展的创新成果。这些包括新的增材制造应用和用于改进工具冷却通道几何形状和布局的新进展，由此产生的设计自由度也可用于精密刀具的开发。
METAV 2018还让我们看到，许多公司正在不断探索数字化和机器数据的持续可用性。展示的基于云的软件解决方案旨在让你随时能够轻松、安全地访问数据。数字化还能提高医疗技术、质量保证和测量技术领域的效率，如借助更有效的测量流程。结合技术发展、数字化和网络化可以进一步提高未来的灵活性和精度水平，从而保证金属加工行业首先要求的高质量的零部件，同时还能带来最佳的生产效率。（METAV）
