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Digitale Systemlösung im Werkzeugmaschinenbau – Praktische Umsetzung beim Motorspindel-Hersteller KESSLER

Advertorial

Digitalisierung
Digitalisierung im Werkzeugmaschinenbau – Umsetzung beim Motorspindel-Hersteller KESSLER

Fräsbearbeitung mit 2-Achs-Gabelkopf Bild: Franz Kessler GmbH
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Digitalisierung bietet im Maschinenbau immense Chancen, stellt den klassischen Maschinenbauer aber gleichzeitig vor entsprechende Herausforderungen. Die Firma KESSLER stellt sich dieser Herausforderung mit einer digitalen Systemlösung.

Digitalisierung bietet den Anwendern im Maschinenbau Möglichkeiten, die Bauteilqualität zu verbessern, Ausfallzeiten zu reduzieren, die Effizienz zu steigern und Ressourcen zu schonen. Für den Werkzeugmaschinenbau kann dies eine Steigerung der Maschinenverfügbarkeit, weniger Ausschussteile, eine bessere Ausnutzung der Standzeit des Bearbeitungswerkzeugs bzw. eine Standzeiterhöhung bedeuten. Das übergeordnete Ziel ist das Erreichen maximaler Wirtschaftlichkeit einer Werkzeugmaschine.

Der digitale Wandel stellt den klassischen Maschinenbauer vor neue Herausforderungen, denn die Kernkompetenz liegt hier vielfach im konventionellen Maschinenbau und entsprechend weniger ausgeprägt in der Digitalisierung. Gleichzeitig wachsen aber bei Endkunden die Erwartungen an die Digitalisierung als Problemlöser. Im Idealfall stiftet die Digitalisierung der Produkte dem Kunden einen direkt anwendbaren Nutzen – also die „Plug n‘ Play“ Lösung.

Lösungen anstatt Datenlieferant – Kombination mit der Kernkompetenz

Werkzeugmaschinenbauer und deren Zulieferer haben sich über Jahrzehnte ihre Kernkompetenzen erarbeitet und sich über die geschaffenen Alleinstellungsmerkmale erfolgreich am Markt positioniert. Die Firma KESSLER nutzt diese Position und paart ihre Kernkompetenz, als Zulieferer im Werkzeugmaschinenbau, mit den Möglichkeiten der Digitalisierung. Klassische KESSLER Produkte wie Motorspindeln, Gabelköpfe und Dreh-Schwenktische sind bereits seit Jahren mit umfangreicher Sensorik ausgestattet. Sensoren zur Temperatur- und Schwingungsmessung oder Wellenverlagerung gehören zum Standard. Im ersten Schritt wurde die Sensorik als Datenlieferant angeboten, mit deren Hilfe man auf einer Weboberfläche den Verlauf der Signale visualisieren und beurteilen kann.

Damit diese Sensoren nicht nur Datenlieferanten bleiben, hat die Firma KESSLER erheblich in die erfolgreiche Entwicklung der Kombination verfügbarer digitaler Signale mit bekanntem Wissen über das Verhalten der eigenen Produkte investiert. Die Digitalisierung wird folglich als „Hilfsmittel“ genutzt, um das Verhalten der KESSLER Produkte sichtbar zu machen, besser zu verstehen und positiv verändern zu können. Daraus ergeben sich die Möglichkeiten, die konventionell geprägten Kernprodukte durch sinnvolle Digitalisierung besser, effizienter und langlebiger zu machen. Dem Kunden werden keine Rohdaten mehr geliefert, sondern Lösungen, die einen direkt anwendbaren Nutzen bieten.

Digitale Systemlösung – Praktische Umsetzung bei KESSLER

KESSLER hat es sich zum Ziel gesetzt, eine nützliche und ganzheitliche digitale Systemlösung für den Kunden bereitzustellen, die Mechanik, Elektronik und Sensorik in Form von nutzerzentrierten Funktionen bündelt. Die Funktionen können dabei sowohl direkt in der Maschinensteuerung implementiert als auch auf einer Weboberfläche als Apps visualisiert werden.

Hierzu wurden in der Vergangenheit bereits Lösungen im Bereich der Zustandskontrolle entwickelt. Zum einen kann mit der Sensoreinheit „diaLOG“ beispielsweise mit der Funktion „Fingerprint“ anhand des Schwingungsverhaltens eine Information ausgegeben werden, welche Hinweise auf den Verschleißzustand des Produktes zur Verfügung stellt.

Zum anderen hat KESSLER nun eine weitere Sensoreinheit entwickelt, welche höchstgenau die Wellenverlagerung und -verformung messen kann. Eine bereits umgesetzte Funktion ist das KESSLER IFC (InterFace Control), mit dem ein Span zwischen Spindelwelle und HSK-Werkzeughalter detektiert werden kann. Damit kann hauptzeitneutral, vor Beginn der Bearbeitung, der korrekte Sitz des Werkzeughalters in der Aufnahme geprüft und ggf. korrigiert werden. Die IFC-Funktion verhindert somit aktiv mögliche Fertigungsfehler an kostenintensiven Werkstücken.

Eine weitere Funktion der neuen Sensoreinheit ist die verlagerungsbedingte Kraftmessung. Der KESSLER – 2-Achs-Gabelkopf, der stärkste seiner Klasse, erreicht zum Beispiel schnell Grenzwerte, die zu Schäden am Werkzeughalter oder Werkzeug führen können. Mit einer solchen Funktion könnte beispielsweise der Vorschub adaptiv geregelt werden, so dass der Prozess, unter Berücksichtigung der mechanischen Grenzen, maximal ausgereizt wird. Über diese Wellenverlagerung der Spindelwelle allein, kann hier jedoch keine hochwertige Aussage über die Höhe der eigentlichen Kräfte getroffen werden, welche auf die Werkzeugschnittstelle oder die Lagerung der Spindel wirkt. Möglich macht dies ebenfalls erst die Kombination der Expertise im Bereich der Mechanik mit den ausgewerteten Sensordaten.

Im Bereich der Prozesskontrolle bieten sich hier noch deutlich mehr Möglichkeiten, die von KESSLER bereits in der eigenen Produktion getestet werden. Das Tieflochbohren von Motorwellen bei KESSLER ist mechanische Bearbeitung auf höchstem Niveau, wobei ein sehr stabiler Prozess notwendig ist. Mögliche Prozessschwankungen können hierbei durch geeignete Sensorik erkannt und entsprechend aktiv ausgeglichen werden. So kann Ausschuss, beispielsweise durch einen Bohrerbruch, in einem hochautomatisierten Prozess vorbeugend verhindert und Stillstandszeiten vermieden werden.

Kraftverteilung beim Tieflochbohrprozess. Grafik: Kessler

Die Bedeutung der Digitalisierung nimmt rasant zu. Die Firma KESSLER stellt sich diesen Anforderungen und nutzt die Digitalisierung in Kombination mit den vorhandenen Kernkompetenzen. KESSLER schafft durch diese Synergie innovative Lösungen und bietet seinen Kunden Lösungen mit echtem Nutzen.

Die Bedeutung der Digitalisierung nimmt rasant zu. Die Firma KESSLER stellt sich diesen Anforderungen und nutzt die Digitalisierung in Kombination mit den vorhandenen Kernkompetenzen. KESSLER schafft durch diese Synergie innovative Lösungen und bietet seinen Kunden Lösungen mit echtem Nutzen.

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