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maschine+werkzeug 07/2016

Lösungen für die Smart Factory

Werkzeuge

Prozessoptimierung - Mit ihren intelligenten Aussteuerwerkzeugen, Gewinderollköpfen aus dem 3D-Drucker und einem automatisierten Werkzeugausgabesystem kommt die LMT Group der Smart Factory ein Stückchen näher.

Zweifelsohne ist die Smart Factory als Beitrag zur Initiative »Industrie 4.0« eine der größten Herausforderungen. Bei der Smart Factory handelt es sich um die digitale Vernetzung von Maschinen, Anlagen, IT-Systemen und Menschen innerhalb cyber-physischer Produktionssysteme (CPPS). Alle am Prozess beteiligten Partner werden so miteinander vernetzt, dass sie intelligent und in Echtzeit kommunizieren können. Die Arbeitsschritte werden automatisiert aufeinander abgestimmt, sowohl innerhalb der eigenen Produktion als auch mit Produktionsstätten der Zulieferer und mit Kunden.

Die Chancen der Smart Factory – etwa Wettbewerbsvorteile durch kürzere Lieferzeiten, Transparenz der Prozesse auf allen Ebenen, Schaffung neuer, qualifizierter Arbeitsplätze durch den verstärkten Bedarf an intelligenten Produkten und Prozessen – werden gerne in den Vordergrund gestellt. Daten sind der Rohstoff der Zukunft, heißt es. Teilweise werden aber auch skeptische Meinungen zu Problemen mit der Datensicherheit, der Synchronisation der Schnittstellen oder der Normierung und Bereitstellung von Stammdaten vertreten.

Einfach ausgedrückt verbirgt sich hinter der Smart Factory die digitale Vernetzung von Unternehmensprozessen in vertikaler und horizontaler Dimension. Die vertikale Vernetzung gleicht einem funktionalen Organigramm und betrifft unternehmensinterne Prozesse wie Auftragssteuerung, Engineering, Programmierung, Fertigung und Logistik. Sie ist nicht neu und hat ihren Einzug mit Computer Integrated Manufacturing (CIM) als Basis für sich selbst steuernde Produktionsprozesse vor Jahren gefunden. Neuer und anspruchsvoller ist die horizontale Vernetzung der unternehmensinternen Funktionen mit Kunden, Lieferanten und anderen internationalen Unternehmen. Auch hier gibt es seit Längerem digitale Lösungsansätze, zum Beispiel die Ferndiagnose bei Maschinenstörungen zwischen Herstellern und Kunden.

Neu ist sicherlich das notwendige Datenmanagement. Eine große Menge standardisierter Daten muss einheitlich und in Echtzeit allen Nutzern über Cloud Computing verfügbar gemacht werden.

Kompliziert ausgedrückt ist die Smart Factory ein Puzzle aus sehr vielen Teilen, wobei die meisten Teile und deren Schnittstellen noch gar nicht definiert sind. Damit sind auch die Größe des Puzzles und dessen zeitliche Realisierung noch unklar. Die eigentliche Herausforderung der Unternehmen liegt gegenwärtig darin, eine Digitalisierungsstrategie für etwas weitgehend Unbekanntes zu erarbeiten.

Voraussetzung aus Sicht der Werkzeugtechnik ist die Bereitstellung und digitale Vernetzung von CAD/CAM-Daten sowie Sensordaten von Werkzeugen, Spannsystemen, Maschinen und Werkstücken. Die LMT Group mit ihrer Division LMT Tools ist auf dem Weg zur Smart Factory und hat bereits verschiedene Teillösungen entwickelt.

Werkzeuge müssen der Maschinensteuerung zum Beispiel sagen: »Meine maximal zulässige Verschleißmarkenbreite ist gleich erreicht, wechsle mich aus« oder »mir wird zu heiß, die Temperatur an meinen Schneiden steigt stark an, reduziere den Vorschub.« Für die cyber-physischen Produktionssysteme werden also intelligente Präzisionswerkzeuge benötigt, die selbstständig kommunizieren und auf Prozesseinflüsse reagieren.

Werkzeug lernt »sprechen«

Werkzeugintelligenz bedeutet, dass im Produkt selbst oder in seiner Umgebung Sensorik integriert ist, die Arbeitsdaten wie Einsatzzeit, Fräszyklen, Kräfte oder Verschleißzustand erfasst. Auch das bearbeitete Werkstück muss sich ständig bezüglich seiner Mikro- und Makro-Qualität mitteilen können.

Zum anderen müssen diese Daten Steuerungssignale auslösen, um Abweichungen der Ist- zu den Sollwerten zu regeln. In Frage kommen hier aktorische Werkzeuge, die ihren Durchmesser selbst verändern. Ein Beispiel hierfür ist das Aussteuerwerkzeug von LMT Kieninger zur Feinbearbeitung von Kurbelwellenlagerbohrungen. Während der Bearbeitung wird der Bohrungsdurchmesser mit steigendem Werkzeugverschleiß kleiner und unterschreitet irgendwann eine zulässige Grenze. Um das zu verhindern, wird der Verscheiß mit automatisch aussteuerbaren Schneiden kompensiert.

In vielen anderen Werkzeuganwendungen ist jedoch die Maschinensteuerung gefordert, die mit Hilfe eines Rechenprogramms kinematische Parameter wie Schnittgeschwindigkeit oder Vorschub ändert. So lassen sich Zeitaufwand, Kosten oder Qualität optimieren.

Die Werkzeugdaten können sich entweder in einem Speicherchip im Werkzeug, der mit der Maschinensteuerung kommuniziert, oder in der Daten-Cloud befinden. Hier wird das Werkzeug beispielsweise über einen QR-Code identifiziert. Auf diese Weise können Einsatzdaten, Einstellwerte, Standzeiten und Serviceintervalle vorgegeben werden. Ein Beispiel ist der neue Axialgewinderollkopf ›Evoline‹ von LMT Fette, der mit einem QR-Code ausgestattet ist. Damit werden die relevanten Einsatzdaten und Service-Intervalle im Falle der spanlosen Außengewindeherstellung identifiziert. Konzepte für Wälzfräser und andere Werkzeugausführungen lassen sich analog realisieren.

  • Das Aussteuerwerkzeug kompensiert den Verschleiß automatisch.

    Das Aussteuerwerkzeug kompensiert den Verschleiß automatisch.

  • Durch den QR-Code am Axialgewinderollkopf von LMT Fette können Daten abgerufen werden.

    Durch den QR-Code am Axialgewinderollkopf von LMT Fette können Daten abgerufen werden.

  • Der Halter eines Tangentialgewinderollkopfs kommt aus dem 3D-Drucker.

    Der Halter eines Tangentialgewinderollkopfs kommt aus dem 3D-Drucker.

  • Das automatisierte Werkzeugausgabesystem ›Eboy‹ sorgt dafür, dass in der Produktion rund um die Uhr die nötigen Werkzeuge zur Verfügung stehen.

    Das automatisierte Werkzeugausgabesystem ›Eboy‹ sorgt dafür, dass in der Produktion rund um die Uhr die nötigen Werkzeuge zur Verfügung stehen.

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LMT Shared Service GmbH & Co. KG

Grabauer Str. 24
DE 21493 Schwarzenbek
Tel.: 04151-12-498
Fax: -1277-498

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