Sonderrohrumformung: Ein Jahrzehnt, in dem Konventionen in Frage gestellt wurden

Zehn Jahre nach der Übernahme von Timeless Tube blickt Geschäftsführer Tom McMillan auf einige der Projekte zurück, die die Grenzen des für möglich Gehaltenen erweitert haben – und erklärt, warum das Hinterfragen von Annahmen dabei entscheidend sein kann.

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Von Tom McMillan, Geschäftsführer von Timeless Tube

Als ich Timeless Tube übernahm, konnte das Unternehmen bereits auf mehr als 25 Jahre Fachkompetenz im Bereich der Rohrumformung zurückblicken. In den letzten zehn Jahren haben wir darauf aufgebaut – mit neuen Profilen, erweiterten Fertigungskapazitäten und Anwendungsbereichen, die wir nie hätten vorhersehen können.

Am meisten interessieren mich Anfragen, bei denen jemand nach etwas fragt, das er nicht ohne Weiteres kaufen kann – oder nach etwas, bei dem wir uns nicht ganz sicher sind, ob wir es herstellen können. Einige unserer interessantesten Arbeiten sind daraus entstanden, dass wir eine Idee ausprobiert haben, die schwierig oder unrealistisch erschien, und dabei festgestellt haben, dass eine vermeintliche Grenze gar keine Grenze war.

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„Das haben wir noch nie gemacht“ heißt nicht, dass es nicht möglich ist

Erfahrung im Ingenieurwesen ist wertvoll, kann aber auch zu vorgefassten Meinungen darüber führen, was funktioniert und was nicht. Ich habe gelernt, meine eigenen Erwartungen zu hinterfragen.

Bei manchen Anfragen ist meine erste Reaktion: „Ich bin mir nicht sicher, ob wir das schaffen können.“ Manchmal probieren wir es aus und stellen fest, dass wir Recht hatten – Materialien verhalten sich nicht immer so, wie man es sich wünscht, und es ist bekannt, dass Rohre springen, knicken und sich verbiegen, wenn wir sie bis an ihre Grenzen belasten. Aber manchmal werden wir auch positiv überrascht.

Ein Beispiel hierfür ist das US-amerikanische Licht- und Möbeldesignstudio Unform Studio und sein skulpturaler Leuchtenauftrag, der unter Verwendung eines unserer größten ovalen Rohre mit flachen Seitenwänden gefertigt wurde. Aus den Seitenwänden des Rohrs musste ein beträchtlich großer Abschnitt herausgeschnitten werden, um Platz für die LED-Beleuchtung zu schaffen. Da Edelstahl von Natur aus elastisch ist, konnten wir nicht sicher sein, wie sich das Rohr verhalten würde, wenn so große Abschnitte aus seinen Seitenwänden lasergeschnitten würden.

Das Rohr hat sich jedoch gut bewährt, und das daraus entstandene Bauteil wurde Teil eines beeindruckenden Endprodukts. Unser Experiment hat gezeigt, dass wir erfolgreich Abschnitte aus der Oberfläche anderer geformter Rohre laserschneiden können, was die Integration von Öffnungen, Befestigungen oder Beschlägen ermöglicht.

Das ist es, was mir an ungewöhnlichen Anfragen gefällt: Sie stellen nicht nur auf die Probe, was man für einen Kunden herstellen kann. Manchmal erweitern sie auch die Möglichkeiten, was man für den nächsten Kunden herstellen kann.

Konstruktionsrichtlinien sind nicht unbedingt Fertigungsgrenzen

Es gibt gute Gründe für Konstruktionsrichtlinien. Bei elliptischen und flachseitigen ovalen Rohren empfehlen wir im Allgemeinen ein Verhältnis von Haupt- zu Nebenachse von etwa 2:1. Wenn die Rohrprofile breiter und flacher werden, kann sich das Rohr verziehen, Falten bilden oder sogar zusammenfallen. Es gibt jedoch keinen festen Wert, der die Grenze definiert. Wir haben bereits erfolgreich Rohre mit einem Verhältnis von über 5:1 hergestellt.

Der Ausgangsdurchmesser, die Wandstärke, die Werkstoffsorte und die Schweißnaht spielen dabei alle eine Rolle. Unsere Richtlinien sind ein sinnvoller Ausgangspunkt, keine starre Vorgabe. Wenn ein Kunde ein Profil außerhalb unserer üblichen Abmessungen wünscht, prüfen wir den Werkstoff und die Anwendung und führen gegebenenfalls Versuche durch. Manchmal können wir die Geometrie weiter ausreizen als erwartet.

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Das fertige Profil ist nur so gut wie das Rundrohr, mit dem wir beginnen

Wir fertigen unsere Rohre aus handelsüblichen Rundrohren im Kaltumformungsverfahren. Dabei spielen jedoch die Qualität und die Gleichmäßigkeit des Ausgangsmaterials eine entscheidende Rolle – Wandstärke, Maßhaltigkeit, Materialbeschaffenheit und, insbesondere bei geschweißten Rohren, die Qualität und Lage der Schweißnaht beeinflussen maßgeblich, wie vorhersehbar sich das Rohr verformen lässt.

Wir können frei gelieferte Rundrohre annehmen, wenn ein Kunde oder Lieferant bereits Zugang zu einer bestimmten Güteklasse oder Bezugsquelle hat; wir müssen jedoch stets prüfen, ob diese für die Umformung geeignet sind.

Verstehen Sie die Anwendung, nicht nur die Zeichnung

Zu wissen, wie das Rohr eingesetzt werden soll, kann für uns genauso wichtig sein wie die Kenntnis der Abmessungen. Nicht jede Abmessung ist gleich wichtig. Die Hauptachse muss möglicherweise genau eingehalten werden, während bei der Nebenachse mehr Flexibilität möglich ist; wenn wir das im Voraus wissen, können wir Werkzeuge und Verfahren so anpassen, dass die tatsächlich entscheidenden Maße eingehalten werden. Und wenn unser Rohr in ein anderes Bauteil eingesetzt werden soll, sagen Gesamtbreite und -höhe nicht alles aus – Eckenradien und die Passgeometrie entscheiden darüber, ob zwei „kompatible“ Teile zusammenpassen.

Wenn Kunden uns das Gegenstück zusenden, können wir das Rohr bereits während der Fertigung entsprechend anpassen, um einen guten Sitz zu gewährleisten. Dies haben wir bereits bei Beschlägen für Notausgangs-Druckstangen sowie bei älteren Luft- und Raumfahrtteilen umgesetzt.

Engere Toleranzen sind nicht automatisch besser

Ich habe außerdem gelernt, Toleranzen zu hinterfragen, anstatt einfach jede Angabe in einer Zeichnung ungeprüft zu übernehmen. Gelegentlich werden wir aufgefordert, weitaus engere Toleranzen einzuhalten, als es die Anwendung erfordert – manchmal sind diese auf CAD-Standardeinstellungen oder eine Standardvorlage zurückzuführen und nicht das Ergebnis einer bewussten Entscheidung.

Präzision hat ihren Preis. Die Einhaltung einer unnötig engen Toleranz verlängert die Bearbeitungs-, Fertigungs-, Prüf- und Produktionszeit, ohne dass das Bauteil dadurch eine bessere Leistung erbringt. Im Gespräch mit dem Ingenieurteam des Kunden lässt sich feststellen, welche Maße tatsächlich kritisch sind. Das Ziel besteht nicht darin, die theoretisch erreichbare engste Toleranz einzuhalten, sondern das Bauteil so präzise zu fertigen, dass es für den vorgesehenen Verwendungszweck geeignet ist.

Bei Formrohren geht es nicht nur um das Aussehen

Als ich das Unternehmen übernahm, wurden unsere Profile oft als „Zierrohre“ oder „Dekorrohre“ bezeichnet. Die Ästhetik ist ein wesentlicher Grund, warum sich Menschen für unsere Rohre entscheiden – doch diese Begriffe werden den tatsächlichen Einsatzmöglichkeiten der Rohre nicht gerecht. Unsere Profile werden auch für den Hochleistungswärmeaustausch, Maschinen in der Lebensmittelproduktion, Automobilsysteme … und eine Vielzahl weiterer technischer und mechanischer Anwendungen gewählt. Das flachseitige Ovalrohr ist für Ingenieure und Produktdesigner eine besonders platzsparende Form – und nicht nur eine gestalterische Spielerei.

Die Herstellung von nicht runden Rohren kann kostengünstiger sein als die von runden Rohren

Aufgrund des zusätzlichen Umformprozesses wird unser Rohr immer teurer sein als handelsübliches Rundrohr. Mehrere Kundenprojekte haben jedoch gezeigt, dass sich ein geformtes Profil langfristig auszahlt, wenn man die Fertigungskosten mit einbezieht.

Bei einer Konstruktion aus einem sehr flachen Ovalrohr haben wir die Rohrenden zusammengedrückt und ein Schraubenloch direkt durch beide Rohre hindurch gefräst, wodurch keine zusätzlichen Befestigungen mehr erforderlich waren. Flachseitige Ovalrohre weisen zudem eine beeindruckende Durchbiegungsfestigkeit auf, wenn sie entlang ihrer Nebenachse ausgerichtet sind – dies ermöglicht längere freitragende Spannweiten bei Geländern, wobei weniger Befestigungen und Stützen benötigt werden.

Wir können nun ein deutlich größeres, flachseitiges, ovales Rohr aus einem Rohr mit 8" Außendurchmesser herstellen, das über einen geräumigen Hohlquerschnitt zur Unterbringung von Elektronik und anderen Komponenten verfügt. Auf seinen Flächen lassen sich problemlos ein Touchpad oder eine Steuereinheit anbringen. Dieses große FSO-Rohr aus Edelstahl bietet Herstellern eine platzsparende Form, die weniger Befestigungen erfordert.  

Die Kosten für das Rohr machen nur einen kleinen Teil der Gesamtkosten eines Bauteils aus. Weniger Befestigungen, weniger Stützen und eine kürzere Montagezeit können die anfänglichen Anschaffungskosten mehr als ausgleichen.

Es gibt eine Kluft zwischen dem, was hergestellt werden kann, und dem, wovon die Menschen wissen, dass es hergestellt werden kann.

Es besteht nach wie vor eine beträchtliche Lücke zwischen dem, was mit Rohren technisch und wirtschaftlich möglich ist, und dem, was der Markt für verfügbar hält. Wir treffen regelmäßig auf Designer, Ingenieure und Einkäufer, die davon ausgehen, dass die Herstellung eines Profils, das nicht auf Lager ist, eine Sonderanfertigung und eine sehr große Bestellmenge erfordert. Das ist jedoch nicht der Fall. Bei Timeless Tube beginnen wir mit handelsüblichen Rundrohren und formen diese kalt zu einem nicht-kreisförmigen Profil – Bestellungen können von einer einzigen Länge bis zu Tausenden reichen, sodass ein Kunde einen Prototyp einer neuen Geometrie erstellen und testen kann, ohne sich auf Produktionsmengen festlegen zu müssen.

Besonders auffällig ist, wie viel Vielfalt sich aus einer kleinen Auswahl an Standardmaterialien ergibt. Als wir kürzlich unsere Produktionsdaten analysierten, stammten 72 % der von uns hergestellten Rohre aus nur fünf Außen-Durchmessern: 19,05 mm, 25,4 mm, 31,8 mm, 38,1 mm und 50,8 mm. Aus diesen fünf Ausgangsgrößen entstanden flachseitige Ovale, elliptische Ovale, abgerundete Quadrate, D-Profile und andere Profile, die in völlig unterschiedlichen Branchen zum Einsatz kommen.

Für den Metallhandel ist das eine Chance. Möglicherweise liefert der Aktionär bereits genau das Rundrohr, das wir als Ausgangsmaterial benötigen. Möglicherweise verfügen wir bereits über die Werkzeuge, um daraus das von ihrem Kunden gewünschte Profil herzustellen – oder ein Profil mit nahezu identischen Abmessungen, das denselben Zweck erfüllt. Und wo dies nicht der Fall ist, können wir prüfen, ob die Entwicklung eines neuen Profils rentabel ist. Ein Handelsunternehmen muss nicht Hunderte von Spezialprofilen auf Lager halten, um seinen Kunden Zugang dazu zu verschaffen; es braucht vielmehr eine Verbindung zwischen dem Material, das bereits durch die Lieferkette fließt, und den Fertigungskapazitäten, um es zu bearbeiten.

Was mich nach zehn Jahren immer noch überrascht, ist, wie viele potenzielle Kunden immer noch nicht wissen, dass wir auf diese Weise formen können. Das bedeutet, dass derzeit in der gesamten Metallbranche Anfragen abgelehnt werden, die für uns alle zu Aufträgen werden könnten.

Barrierefreies Design und nutzerorientiertes Denken

Ich gebe gerne zu, dass unsere Innovationen bei Timeless Tube darauf zurückzuführen sind, dass unsere Kunden Fragen stellen, anstatt sich einfach mit den standardmäßigen Rundrohren zufrieden zu geben.

Ich glaube, dass barrierefreies Design ein Bereich ist, in dem diese Hinterfragung am wichtigsten ist und in dem ich mir für das nächste Jahrzehnt mehr davon wünsche.

Eines der besten Beispiele, an denen wir mitgewirkt haben, ist ein Projekt von GKV Architects, die unseren ovalen Handlauf in einem staatlichen Kinderzentrum in New York vorgesehen haben. Die Handläufe wurden in zwei verschiedenen Höhen angebracht und waren je nach Zielgruppe – Kinder und Erwachsene – unterschiedlich dimensioniert. Rundrohr-Handläufe, die in öffentlichen Räumen fast schon zum Standard gehören, lassen sich nicht so gut greifen wie ovale Profile. Doch GKV hat sich nicht nur vom Standard abgewandt, sondern das Design gezielt auf zwei sehr unterschiedliche Handgrößen abgestimmt, die dieselbe Treppe nutzen.

Diesen Ansatz haben wir auch in unserer näheren Umgebung bei einem barrierefreien interaktiven Kiosk am John-Lennon-Flughafen in Liverpool beobachtet, dessen ovaler Rahmen mit flachen Seiten so abgewinkelt war, dass Rollstuhlfahrer einen besseren Zugang hatten. Das flache Profil ließ sich nicht nur leichter montieren als ein Rundrohr, sondern wurde auch gewählt, weil es nicht wie ein Rundprofil in den umgebenden Raum hineinragte, was es zu einem rollstuhlfreundlicheren Design machte. Das flachwandige Ovalrohr wurde ausgewählt, weil jemand darüber nachgedacht hatte, wie das Objekt genutzt werden würde, und von dort aus rückwärts gedacht hatte.

Ich würde mir wünschen, dass diese nutzerorientierte Denkweise verstärkt auf städtische Architektur wie Poller, Pfosten und Stadtmobiliar angewendet wird. Die bei diesen Anwendungen verwendeten Rohre sind oft eher aus Gewohnheit als aus gestalterischen Gründen rund. Ein nutzerorientierter Designansatz stellt den Menschen und seine Bedürfnisse in den Mittelpunkt und beinhaltet häufig das Testen von Ideen mit den Nutzern, damit die Lösungen wirklich zu ihrem Alltag passen. Unser Verfahren eignet sich gut für diese Art der Prototypenentwicklung, da unser flexibler Fertigungsprozess es uns ermöglicht, relativ einfach Iterationen durchzuführen.

Nach zehn Jahren ist das genau das Muster, das ich weiterhin fördern möchte: Kunden, die mit einem Problem zu uns kommen und uns bitten, herauszufinden, ob es eine bessere Lösung für die Aufgabe gibt. So beginnen viele der besten Projekte.“

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Tom McMillan, Geschäftsführer, Timeless Tube

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