Autonome Werkzeugmaschinen: Potenziale für Produktivität und Prozesssicherheit

Autonome Werkzeugmaschinen: Potenziale für Produktivität und Prozesssicherheit:

Intelligente Geräte begegnen uns heute überall. Angefangen vom Sprachassistenten, der uns durch den Alltag führt, bis zum Navigationsgerät, das uns Staus umfahren lässt und dafür sorgt, dass wir unsere Ziele sicher finden. Schon bald werden uns selbstfahrende Autos sogar vollständig autonom von A nach B fahren.

Aber warum arbeiten unsere Werkzeugmaschinen oft immer noch wie im letzten Jahrtausend? In der Vergangenheit hat es ausgereicht, wenn eine Maschine einmal eingerichtet wurde und danach viele tausend Male das gleiche Bauteil gefertigt hat. Auch die Überwachung solcher Prozesse ist in der Massenproduktion vergleichsweise einfach. Man zeichnet Messdaten bei der Fertigung der ersten Teile auf und nutzt sie als Referenz für alle weiteren. Abweichungen davon signalisieren Prozessfehler.

Individuelle Bauteile erfordern neue Ansätze

Der Trend geht heute jedoch immer mehr zu individuellen Produkten. Die Einzelteil- und Kleinserienfertigung spielt eine immer wichtigere Rolle in der Fertigungstechnik. In solchen Fällen gibt es keine Referenzdaten, an denen man sich orientieren kann. Intelligente Signalklassifikationen, Berechnungen und Simulationen müssen diese Lücke schließen, um Werkzeugmaschinen fit für die Zukunft zu machen.

Die „autonome Werkzeugmaschine“ greift diese Punkte auf und ist als Demonstrator des Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrums Hannover in der Lage, den aktuellen Prozesszustand jederzeit selbstständig zu erfassen, zu bewerten und intelligent zu reagieren. Dabei ist die Integration von strukturintegrierter Kraftmesstechnik ein wichtiger Aspekt. Hierüber können Prozesskräfte kostengünstig und ohne Beeinträchtigung der Maschinensteifigkeit erfasst werden. Durch den Abruf von Daten aus der Maschinensteuerung wird außerdem die genaue Position von Werkzeug und Werkstück erfasst, sodass der Fertigungsprozess in Echtzeit im Computer abgebildet werden kann. An diesem Digitalen Zwilling können beliebige Berechnungen vorgenommen und Informationen, wie die genauen Kontaktbedingungen sowie der Materialabtrag, ermittelt werden.

Künstliche Intelligenz interpretiert die Daten

Zur Verarbeitung der Daten werden neben herkömmlichen Analysen immer häufiger auch Ansätze der künstlichen Intelligenz genutzt. Neuronale Netzwerke und Methoden des maschinellen Lernens erkennen dabei Zusammenhänge, die in der Vergangenheit verborgen geblieben sind. Mit diesen Technologien kann eine autonome Werkzeugmaschine Fertigungsprozesse in ihrer Gesamtheit erfassen und so eine Produktion von Bauteilen mit höchster Qualität sicherstellen. Ein Video des Instituts für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschine zeigt Funktionsweisen und Vorteile der autonomen Werkzeugmaschine.

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