Metav 2018

Datenaustausch bei Werkzeugen

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Ein ausreichender Informationsgehalt des digitalen Zwillings ist die Voraussetzung für funktionierende digitale Prozesse. Bild: Uni Bayreuth
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Industrie 4.0, Daten in der Cloud, vernetzte Prozesse in smarten Fabriken – welche Rolle spielt dabei das Zerspanungswerkzeug? Die Metav zeigt Beispiele für die wirtschaftliche Umsetzung.

„Wie bei jedem realen Zerspanungsprozess das reale Zerspanungswerkzeug eine wichtige Rolle spielt, so ist für die virtuelle Abbildung von Prozessen das virtuelle Werkzeug entscheidend“, sagt Claudia Kleinschrodt, wissenschaftliche Mitarbeiterin am Lehrstuhl für Konstruktionslehre und CAD der Universität Bayreuth. Dieser digitale Zwilling vereint alle Eigenschaften des realen Werkzeugs und kann dieses durchgängig in allen digitalen Prozessen abbilden. Eine durchgängige Digitalisierung, erläutert Kleinschrodt, „erlaubt beispielsweise eine virtuelle Inbetriebnahme oder die simulative Optimierung von Prozessparametern. Da es möglich ist, sämtliche Informationen über das Werkzeug zentral abzulegen, kann auf Veränderungen des Werkzeugs während seiner Lebenszeit – etwa durch Nachschleifen – reagiert, die Parameter angepasst und somit eine gleichbleibende Qualität der Produkte gewährleistet werden.“ Durch eine Verlagerung vieler zeitintensiver Schritte in die virtuelle Welt, sollen Prozesse zudem effizienter gestaltet werden können. Die Automatisierung und eine zentrale Planung führen beispielsweise zu geringeren Rüstzeiten, besserer Maschinenauslastung oder optimierten Taktzeiten.

Um einen Überblick über die große Anzahl an verwendeten Werkzeugen in Betrieben zu erhalten, sind effiziente Toolmanagementsysteme (TMS) unabdingbar. Ein funktionierender Datenaustausch ist nicht nur wichtig, um das TMS mit den benötigten Informationen zu versorgen. Es ist vielmehr für jeden digitalen Schritt in der Prozesskette entscheidend. Hierbei stellt neben dem Informationsgehalt vor allem die Kompatibilität zwischen den unterschiedlichsten Systemen eine große Herausforderung dar.

Das Zerspanungswerkzeug, erläutert Markus Kannwischer, Leiter Technik und Mitglied der Geschäftsleitung der Paul Horn GmbH, Tübingen, sei Teil einer Prozesskette und unterliege im Gegensatz zu fast allen anderen Produktionsmitteln einem Verschleiß. Informationen zum Werkzeug müssen digital vorliegen, um in der Prozesskette verwendet werden zu können. Dies betrifft alle Informationen zu geometrischen Abmessungen sowie Informationen zum Einsatz des Werkzeugs.

Informationen zum Verschleiß und zum Einsatz des Werkzeugs sind wichtig für die Prozesssteuerung. Sie können zum einen aus dem Werkzeug selbst generiert werden (Stichwort sensorische Werkzeuge). Hier sendet das Werkzeug selbst Informationen beispielsweise zu Drücken, Temperaturen und Schwingungen. Diese Informationen erlauben Rückschlüsse auf den Zustand und die Belastung der Schneide und zudem auf die Prozessstabilität. Die entsprechenden Zerspanparameter können dann automatisch über die Steuerung angepasst werde. Zum anderen können Informationen an der Spindel, an der Maschine oder über separate Messvorrichtungen aufgenommen werden, die ebenfalls Rückschlüsse über den Zustand der Schneide erlauben. Eine Reihe von Forschungsprojekten beschäftigt sich aktuell mit der Frage, wie der Zerspanprozess im Zuge der Digitalisierung „intelligenter“, das heißt verlässlicher gesteuert werden kann: Sollen Standzeiten voll ausgenutzt werden? Ist die Betrachtung des Zerspanprozesses für jede einzelne Schneide notwendig? (mw)



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