Blechbearbeitung: Weitere Schritte zur autonomen Fertigung

Blechfertigung

Digitale Vernetzung ermöglicht weitere Schritte zur autonomen Fertigung

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Neue Systeme erleichtern die Arbeit, optimieren Prozesse und verbessern die Produktqualität. Doch bis zur autonomen Fertigung bleibt noch ein gutes Stück Weg zu gehen. ❧

Mona Willrett

Digitale Vernetzung, maschinelles Lernen und Smart Factory waren auch auf der Messe Euroblech in Hannover zentrale Themen. Kaum ein namhafter Aussteller, der den Besuchern nicht die Vorteile dieser Technologien demonstrierte. Gleich mehrere Lösungen, die Effizienz, Qualität und Prozesssicherheit in der Fertigung von Blechteilen zu optimieren, zeigte beispielsweise Trumpf. Als Meilenstein auf dem Weg zur autonomen Maschine bezeichneten die Ditzinger ihre „Active Speed Control“. Das System blickt durch die Düse direkt in den Laserschnitt, überwacht ihn in Echtzeit und regelt selbstständig die Vorschubgeschwindigkeit von Festkörperlasermaschinen. Egal, ob Brenn- oder Schmelzschnitt – die Funktion steigert laut Trumpf die Prozesssicherheit und reduziert Ausschuss wie Nacharbeit.

Intelligente Sensorik entlastet den Bediener

Bisher war es die Aufgabe des Bedieners, den zentralen Schneidparameter Vorschub auf das Material abzustimmen und einzustellen. Dabei halfen ihm Probeschnitte. Mit Active Speed Control können diese Tests entfallen. Das erleichtert die Produktion und insbesondere die Einzelteilfertigung.

Die Active Speed Control reagiert unmittelbar auf Veränderungen im bearbeiteten Material. Mit dem System lässt sich die Produktivität der Anlage merklich steigern, die Kosten der Teilefertigung sollen erheblich sinken. Es kontrolliert zahlreiche Prozessparameter, etwa die Lage des Laserstrahls zur Düsenmitte während des gesamten Schneidvorgangs. Die Sensorik beobachtet die Strahlung, die beim Schmelzen des Materials entsteht. Anhand dieses sogenannten Prozessleuchtens bestimmt sie, ob die Schmelze wie geplant austritt, ermittelt den schnellstmöglichen Vorschub und regelt bei Bedarf nach – und das viele hundert Mal pro Sekunde. So stellt Active Speed Control den idealen Vorschub auch dann sicher, wenn die Blechdicke innerhalb einer Tafel variiert oder die Oberseite durch Rost oder Lacke verunreinigt ist. Solche Materialunterschiede führten bislang häufig dazu, dass sich Schlacke bildete oder der Schnitt abriss. Abweichungen teilt das System dem Bediener mit und hilft so, Ausschuss zu vermeiden. Durch Software-Updates können künftig weitere Funktionen aufgespielt werden.

Ein weiter Vorteil: Der Bediener kann das Live-Bild des Blicks durch die Düse und die wichtigsten Prozessparameter jederzeit auf der Steuerungsoberfläche der Maschine oder einem Tablet abrufen.

Sichere, cloudbasierte Datenauswertung

Mit fünf neuen Apps können Kunden beim Kauf einer Neumaschine in die digitalisierte Fertigung einsteigen. Die Daten verarbeitet Trumpf-Tochter Axoom auf ihrer Cloud-Plattform. Die Server befinden sich in Deutschland und Europa, geschützt durch strenge Gesetze. Der Kunde entscheidet, ob er seine Maschine anbinden möchte. Die Informationen der Apps lassen sich vom PC, Tablet oder Smartphone aus abrufen.

  • Die App „Live Status“ informiert Nutzer im Fall eines Stillstands. Sie ermöglicht, von überall aus auf den Maschinenstatus zuzugreifen und die Restlaufzeit von Programmen abzulesen.
  • „Machine Analytics“ betrachtet Maschinendaten und -zustände der vergangenen drei Tage und hilft den Nutzer, die Auslastung zu verbessern.
  • „Program Analytics“ zeigt, welche Programme nicht immer reibungslos liefen. Diese App hilft auch, Programme auszuwählen, die sich besonders gut für Nacht- und Wochenendschichten eignen.
  • „Material Analytics“ betrachtet den Materialeinsatz und unterstützt bei der Bestellplanung.
  • „Punching Tool Analytics“ erkennt, welche Werkzeuge häufig zum Einsatz kommen und schlägt vor, welche zu Standardwerkzeugen gemacht werden sollten.

Die Apps ergänzen die Lösungen für die Smart-Factory-Lösung, die die Ditzinger unter dem Namen TruConnect anbieten.

Immer wissen, wo ein Teile gerade liegt

Einen weiteren Trumpf-Baustein für die vernetzte Fertigung stellt das Indoor-Lokalisierungssystem „Track & Trace“ dar, das auf Ultra-Wideband-Technologie (UWB) basiert. Die Lösung ermittelt in Echtzeit und zentimetergenau die eindeutige Position von Teilen oder Werkzeugen und dokumentiert die Transportwege. Lästiges und kostspieliges Suchen in der Fertigung entfällt damit. Expressaufträge lassen sich in der Halle präzise orten und Arbeitsschritte sinnvoll priorisieren. Das verkürzt die Durchlaufzeiten und steigert die Produktivität.

Track & Trace funktioniert über einen im Inneren des Markers verbauten Computerchip. Er sendet Daten über an der Hallendecke installierte Ortungsgeräte, sogenannte Satelliten, an einen Industrierechner, auf dem sich die Informationen über das Teil und seine Lage übersichtlich darstellen lassen. Nutzer können von dort aus auch den Marker ansteuern und auf ein kleines Ink-Display etwa die Auftragsnummer oder andere wichtige Informationen übertragen.

Umformen 4.0 in Automobilproduktion

Wie Digitalisierung in der Blechumformung ganzheitlich gelingt, zeigten Wissenschaftler des Fraunhofer IWU. Am Beispiel einer Miniatur-Umformpresse und deren digitalem Zwilling demonstrierten sie wie sich Produktionsstillstände und Ausschuss im Presswerk vermeiden und so Mehrwerte schaffen lassen. Mittels Kraft- und Wegsensoren, einem Werkstofftester und einer optischen Bauteilprüfung überwacht die Anlage sich selbst und die gefertigten Teile. Sie ermöglicht damit eine 100-%-Qualitätskontrolle. Das Ziel der Forscher ist, künftig die Prozessparameter so zu beeinflussen, dass sich Gutteile auch aus Materialien herstellen lassen, die bislang zu Ausschuss geführt hätten. Um Mitarbeiter mit Informationen zu versorgen, kommen unterschiedliche Visualisierungslösungen zum Einsatz.

Außerdem haben die Forscher einen Verfahrensmix entwickelt, mit dem sich komplexe Karosserieteile schon ab Stückzahl 1 wirtschaftlich herstellen lassen. Wie ihr Ansatz praktisch funktioniert, zeigten sie anhand des stromlinienförmigen Konzeptfahrzeugs Silberhummel. Dabei reduziert inkrementelle Blechumformung die Werkzeugkosten und die Zeit bis zum ersten Fertigteil. Erzeugt wird die Form durch aufeinanderfolgende Bewegungen eines Umformdorns, der sich entlang einer CNC-Bahn bewegt. Einfache Geometrien lassen sich ohne Gegenwerkzeuge herstellen, für komplexere Formen werden einfache Gegenwerkzeuge verwendet. Bei der Silberhummel bestehen diese aus kostengünstigem und einfach zu bearbeitendem Leimholz.

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