Die Breakout Session 2 zeigt Ansätze für Industrie 4.0 in der Kleinserienfertigung, für die spanende Fertigung sowie die Herstellung und Reparatur anspruchsvoller Bauteile.
Einzel- und Kleinserienfertigung stellt Unternehmen vor besondere Herausforderungen. Gründe hierfür sind die geringen Standardisierungsmöglichkeiten von Produkten und Prozessen, mangelnde Lerneffekte durch fehlende Wiederholungen oder aber die komplizierte Auftragssteuerung einer Vielzahl von Einzelteilen unterschiedlicher Aufträge auf dem Shopfloor. Die Erlebniswelt Werkzeugbau der WBA Aachener Werkzeugbau Akademie versucht diese Probleme zu lösen.
So werden etwa die Planungssystematik in der Kleinserienfertigung an der PPS-Wand erklärt, visualisiert und Systeme verschiedenster Anbieter mittels Videosequenzen gegenübergestellt. Mittels eines Indoor-GPS-Systems werden Bauteile in der Produktion auf den Zentimeter genau lokalisiert, durch eine Auftragsverfolgung mittels eines QR-Code-Scanners können Bearbeitungszeiten, Liegezeiten und Übergangszeiten minutengenau nachvollzogen werden. Auch die Verwaltung von Fertigungs- und Messmitteln erfolgt durch ein vernetztes System, welches Werkzeugparameter wie Schnittwerte, aber auch Bestände und Lagerplätze in Echtzeit darstellt. Die halbautomatisierte Ableitung von Montageanleitungsvideos aus dem CAD-Modell ermögliche eine einfache Montage, auch für neue Mitarbeiter. Dabei werden Mitarbeiter durch Smart Glasses unterstützt, ebenso bei der Wartung. Die Aufnahme von erfolgten Fehlern auf dem Shopfloor geschieht in der Erlebniswelt Werkzeugbau mittels einer eigens entwickelten App zur Wissensrückführung.
CNC-Kompetenzzentrum
Um der Umsetzung zu Industrie 4.0 in kleinen und mittleren Unternehmen zu begegnen, wurde am WZL das CNC-Kompetenzzentrum aufgebaut. Ein zentrales Thema stellt die bearbeitungsparallele Überwachung von Fertigungsprozess und der Bearbeitungsqualität dar. Auf Basis von NC-internen Signalen und bereits verfügbaren Informationen entlang der CAD-CAM-NC-Verfahrenskette wird eine Online-Materialabtragsberechnung durchgeführt. Dabei werden die Eigenschaften von Werkzeug, Werkzeugmaschine und Prozess in Modelle eingesetzt, welche auf Basis einer Kombination von realen und simulativ bestimmten Kenngrößen den tatsächlichen Werkzeugpfad innerhalb der Simulation approximieren. Das so entstandene, digitale Bearbeitungsergebnis wird virtuell vermessen, um noch während der Bearbeitung Prognosen über Negativtrends und Qualitätsresultate geben zu können.
Ein weiteres Projekt befasst sich mit Energie-Flexibilisierung: Aufgrund des steigenden Anteils der erneuerbaren Energie, könnte das Stromangebot Schwankungen aufweisen. In Zeiten eines hohen Stromangebots könnte Wärme gespeichert und später für die Warmlaufphase einer WZM genutzt werden. Darüber hinaus kann Prozesswärme gespeichert und umverteilt werden, um die thermische Stabilität der Maschine zu erhöhen oder ihre Warmlaufphase zu verkürzen.
Pilotlinie zur Fertigung von Blisks
Ziel im Fraunhofer-Leistungszentrum Vernetzte, adaptive Produktion ist eine Steigerung der Produktivität und zugleich der Flexibilität bei der Herstellung und Reparatur anspruchsvoller Bauteile durch konsequente Vernetzung und Digitalisierung der Produktionsumgebung. Im Rahmen der Pilotlinie Blisk wird die Prototypenfertigung einer Komponente aus dem Triebwerksbau betrachtet. Erste Forschungsergebnisse zeigen die Potenziale einer vernetzten, adaptiven Produktion – von der Prozessauslegung der mehrachsigen Fräsbearbeitung bis hin zur μm-genauen optischen Vermessung der Komponente. (tm/mw)
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