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Dienstag, 23. Januar 2018

EMO 2017

Metallbearbeiter vernetzen Prozessschritte

Von Georg Dlugosch | 14. September 2017 | Ausgabe 37

Digitalisierung prägt die Branche. Neben immer konkreteren Ansätzen für Industrie 4.0 gibt es aber auch verbesserte Zerspanwerkzeuge.

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Foto: Deutsche Messe AG/Rainer Jensen

Multitalente: Werkzeugmaschinen können vielfältige Aufgaben übernehmen. Eine einfache Prozesssteuerung und -visualisierung wird dazu immer wichtiger.

Obwohl der Begriff Digitalisierung quer durch alle Branchen überstrapaziert zu sein scheint, lohnt es sich die damit verbundenen Veränderungen für das eigene Geschäft aufmerksam zu verfolgen. Deshalb setzt die internationale Messe EMO vom 18. bis 23. September in Hannover konsequent auf durchgängig vernetzte Prozesse vom Werkzeug, über die einzelne Maschine bis hin zur übergeordneten Prozesssteuerung.

Fakten zur Messe EMO

Aus gutem Grund: Immer kürzere Innovationszyklen und damit sinkende Stückzahlen in der Serienproduktion erfordern neue Strategien im Umgang mit der ständigen Veränderung im Fertigungsprozess.

Doch wo anfangen? Hans-Christian Möhring von der Universität Stuttgart empfiehlt eine Wertanalyse. „Das intelligente Werkzeug ist aufwendiger und der Mehraufwand muss sich amortisieren“, stellt er fest. Bevor über intelligente Produktionssysteme gesprochen werden könne, gelte es die Prozesse zu verstehen. Dabei hilft es zunächst relevante Zustandsdaten zu erfassen. „In der Werkzeugmaschine werden immer mehr Informationsquellen genutzt“, so der Leiter des Instituts für Werkzeugmaschinen. Damit würden bereits während der Prozesse Informationen über den Ablauf und das Verhalten sowie die Maschinenzustände gesammelt.

Ein deutlicher Trend zu Prozessüberwachungssystemen bis hin zu Prozessregelungen mit aktivem Eingriff ist erkennbar. Aus der Steuerung werden dazu Reglerdaten genutzt, weitere Informationen kommen aus den Programmen für die Werkstückbearbeitung sowie zusätzlichen Sensorsystemen. Selbst aus der Veränderung elektrischer Ströme lassen sich wichtige Statusinformationen herauslesen. Die gesammelten Daten beinhalten Zustandsinformationen für übergeordnete Steuerungssysteme.

Was sich letztlich rechnet ist von vielen Faktoren abhängig. Selbst in großen Unternehmen ist der Umsetzungsgrad daher sehr unterschiedlich. Das liegt unter anderem daran, dass die Amortisation schwer zu berechnen ist, insbesondere wenn es darum geht, durch die Maschinenüberwachung Schäden zu vermeiden.

„Je anspruchsvoller die Erwartungen an Bauteile sind, desto nutzbringender ist die Erfassung von Informationen, um die Prozesse zu beherrschen“, erläutert Möhring. In einigen Werkzeugmaschinen werden die Informationen genutzt, um Verschleißvorgänge zu beobachten. Predictive Maintenance, also eine vorausschauende Wartung, ist das Ziel. Das gelingt aber nur, wenn die Teilsysteme zusammenwirken.

Foto: pro-micron

Präzise Zerspanung: Mit diesem Werkzeughalter werden während der Bearbeitung Kräfte gemessen und dokumentiert.

Ein Universalrezept gibt es nicht: Dafür sind die Randbedingungen und Zulieferketten zu unterschiedlich. Mittelständischen Unternehmen rät Möhring daher, den „Kontakt zu Forschungsstellen und in Verbindung mit Verbänden sowie Netzwerken die Expertise zu nutzen“, um das Potenzial der Digitalisierung zu verstehen und Erfolg versprechende Ansätze zu identifizieren.

Hersteller von Werkzeugmaschinen und deren Komponenten achten zunehmend auf Vernetzung, um Daten aus der Maschinen und Simulationsdaten miteinander in Einklang zu bringen. Sichere und robuste Prozesse führen zu verbesserten Steuerungsstrategien und einer höheren Produktqualität. Beispielsweise verlangt die Fertigung von Großserien eine hohe Produktivität, die mit Hochleistungs- und Multiperformancemaschinen erfüllt werden soll. Gerade bei 5-Achs-Bearbeitungszentren werden die Vernetzung und Industrie 4.0 auf der Messe EMO daher von mehreren Herstellern thematisiert.

Auch auf Komponenten für die Elektromobilität richten sich Maschinenhersteller bereits ein. Der zu FFG gehörende Hersteller MAG aus Eislingen zeigt beispielsweise Fertigungssysteme für den elektrischen Antriebsstrang. Das Unternehmen war bei der Entwicklung des Elektroautos Street Scooter eingebunden. Die Emag-Gruppe aus Salach zeigt dafür in Hannover eine doppelspindelige Vertikaldrehmaschine. Auf ihr können Rotoren sowie neuartige Getriebewellen für Elektroautos hergestellt werden. Dazu verfügt sie über ein eingebautes Automationssystem. Ziel ist eine ganzheitlich steuerbare, vorhersagbare und überwachte Produktion. Über die Produktionsdaten lassen sich zentrale Prozesse mithilfe von Software perfektionieren.

Und noch eine Herausforderung bringt die Elektromobilität für Maschinenhersteller: Die eingesetzten Verbundwerkstoffe belasten Maschinen und Werkzeuge anders. Sie besitzen abrasive Bestandteile und sorgen für instabile Zerspanungsbedingungen. Dafür gilt es die Werkzeuggeometrien zu optimieren. Das Geld wird an der Schneide verdient, heißt es generell in der Branche. Zur Erhöhung der Produktivität sollen neben neuen Geometrien auch neue Schneidstoffe und eine verbesserte Kantenpräparation des Werkzeugs beitragen. Hersteller wie Walter aus Tübingen passen dafür die Makrogeometrie von Wendeschneidplatten an, damit die Kühlmittelzufuhr ihre Wirkung direkt an der Schneide entfalten kann. Der definierte Bruch der Späne und ihr Abtransport werden dadurch ebenfalls unterstützt. Sandvik aus Düsseldorf bringt einen verbesserten Planfräser für Stahl und Gusseisen zur EMO und stellt eine Lösung für das Drehen in alle Richtungen vor.

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