Einblicke in den Maschinenbau

Der Maschinenbau war von der ersten bis zur vierten industriellen Revolution eine zentrale Säule der Industrie. Die zunehmende Digitalisierung der Produktion verändert die Art und Weise, wie Maschinen konstruiert und gebaut werden

Eine Maschine nutzt Energie zur Steuerung von Bewegungen, um eine Aufgabe oder Handlung auszuführen, wodurch der Arbeitsaufwand für den Menschen reduziert wird. In einer typischen Maschine löst ein Mechanismus die Aktivierung eines Aktuators aus, der Kraft und Bewegung ausübt. Maschinen können auch mechanische Systeme sein, die Computer und Sensoren zur Steuerung und Überwachung der Leistung enthalten.

Die Idee für einfache Maschinen gibt es seit dem 3. Jahrhundert, als der griechische Philosoph Archimedes das Prinzip des mechanischen Vorteils des Hebels entdeckte. Er nutzte diese Entdeckung, um einfache Geräte mit Hebeln, Riemenscheiben und Schrauben zu betreiben. Seitdem wurden Maschinen durch so unterschiedliche Dinge wie Tiere, Menschen, Naturkräfte, chemische, thermische und elektrische Energie angetrieben.

Die Maschinenindustrie war der Motor der ersten industriellen Revolution. Anfang des 20. Jahrhunderts wurden Automobil- und Motorradmaschinenfabriken gebaut. Die Entwicklung von Maschinen führte zu großen industriellen Fortschritten in Schlüsselbereichen wie der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie, dem Transportwesen und der Prozessindustrie.

Heute kommen an fast jedem Arbeitsplatz Maschinen zum Einsatz – auch wenn viele Verbraucherinnen und Verbraucher mit den Maschinen, die die Produkte herstellen, die sie benutzen, nicht in Berührung kommen.

Eine riesige Industrie

Der Maschinenbau umfasst sieben große Sektoren: Landwirtschaft, Bau- und Bergbaumaschinen, Industriemaschinen, Handels- und Dienstleistungsmaschinen, Metallbearbeitungsmaschinen sowie Lüftungs-, Heizungs- und Klimaanlagen (HVAC) und gewerbliche Kühlgeräte. Dazu gehören auch die Herstellung von Motoren, Turbinen und Kraftübertragungsanlagen sowie andere Maschinen für allgemeine Zwecke.

Der komplexe Maschinenbauprozess stützt sich auf verschiedene Fertigungsverfahren wie Schmieden, Stanzen, Biegen, Umformen und spannende Bearbeitung der einzelnen Metallteile. Die Teile werden dann mit Techniken wie Schweißen und Montieren zusammengefügt. Ein Maschinenbaubetrieb setzt eine Vielzahl von Fertigungs- und Umformverfahren ein, um die verschiedenen Komponenten der Maschine herzustellen.

Ein großer Teil der Branche gehört zum Metallbearbeitungsmaschinenbau, der Maschinen und Werkzeuge zum Umformen, Formen und Schneiden von Metall herstellt. Metall lässt sich aufgrund seiner Eigenschaften nur schwer umformen, deshalb werden in dieser Branche spezielle Schleifmaschinen, Pressen und Walzen hergestellt.

Ein hochwertiger Markt

Die Branche floriert. In den USA gibt es über 20.000 Maschinenbauunternehmen, die zusammen einen Jahresumsatz von 370 Milliarden Dollar erwirtschaften. In der Branche gibt es einige große Unternehmen, z. B. Caterpillar Inc. mit einem Umsatz von 45,5 Milliarden Dollar im Jahr 2017.

Der Weltmarkt für die Herstellung von Industriemaschinen wurde 2017 auf rund 115 Milliarden US-Dollar geschätzt. Einem Bericht von Global Market Insights zufolge ist der asiatisch-pazifische Raum mit einem Marktanteil von 40 Prozent im Jahr 2017 führend im Industriemaschinenbau. Westeuropa lag mit 29 Prozent an zweiter Stelle und Südamerika mit 3 Prozent Marktanteil an letzter Stelle.

Gestalten und verändern

Die Hersteller von Industriemaschinen werden von ihren Kunden am häufigsten aufgefordert, Produkte schnell auf den Markt zu bringen und maßgeschneiderte und komplexe Produkte herzustellen. Eine eigene Sparte für sehr spezielle Maschinen ist der sogenannte Sondermaschinenbau. Die Hersteller stehen daher unter dem Druck, personalisierte, individuelle Maschinen unter wachsendem Zeitdruck zu bauen. Kleine Losgrößen von Maschinen, oft nur eine, müssen so effizient und kostengünstig wie möglich gebaut werden. Energiekosten.

Um den veränderten Kundenanforderungen und der zunehmenden Digitalisierung gerecht zu werden, setzen Maschinenhersteller neue Technologien ein, um die Produktivität zu steigern, die Fertigung zu verbessern und die Kosten zu senken. Automatisierung und Robotik können die Produktivität in der Fertigung steigern und bieten außerdem den Vorteil, dass Menschen höher qualifizierte und kreativere Aufgaben übernehmen können. Menschliche Arbeitskräfte werden daher für komplexere Aufgaben als die einfache Bedienung von Maschinen benötigt, z. B. für die Programmierung und Wartung von Werkzeugmaschinen.

Die Maschinenhersteller profitieren auch von dem wachsenden Trend zur Serviceorientierung. Die Branche verlässt sich zunehmend auf Auftragnehmer für Sicherheits-, Verwaltungs- und Lageraufgaben. So werden z. B. die Lagerhaltung und die Ersatzteilversorgung oft ausgelagert und stattdessen zuverlässige Dritte mit der Lieferung von Ersatzteilen beauftragt, was wesentlich einfacher ist als die Beschaffung im eigenen Haus.

Foto von Robert Kneschke@stock.adobe.com

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