Präzision und geringe Instandhaltungskosten durch intelligente Sensorik

Verformungen identifizieren

Das BMBF-Forschungsprojekt ready4I entwickelt eine intelligente Sensorlösung für Werkzeugmaschinen, die es ermöglicht in Echtzeit Verformungen in Maschinen zu identifizieren und die Maschineneinstellungen entsprechend anzupassen. Dadurch können Werkstücke von hoher Präzision produziert, die Effizienz des Fertigungsprozesses gesteigert und Instandhaltungskosten reduziert werden.

Autor: Moritz Otteni, KONUX GmbH.


Beim Forschungsprojekt ready4I werden in Echtzeit Verformungen in Maschinen identifiziert, um Maschineneinstellungen entsprechend anzupassen.
Bild: Konux GmbH

Steigende Anforderungen an Qualität und Produktivität setzen die spanende Fertigungsindustrie unter Druck. Toleranzen sind der entscheidende Faktor, da ihre Realisierung aufwendige Postprozessmessungen erfordert und sie, falls die erforderlichen Werte nicht erreicht werden, kostenintensive Produktionsstops hervorrufen. Um die gestiegenen Anforderungen an Hauptzeiten zu befriedigen, müssen bei der Festlegung von Wartungsintervallen nicht nur statistische Ansätze verfolgt, sondern auch die Individualität der Belastungsintervalle von Verschleißteilen berücksichtigt werden, um Instandhaltungskosten zu minimieren. Unterschiedliche Betriebstemperaturen und damit verbundene unterschiedliche Verformungen der Werkzeugmaschinen stellen die Ursache dar, welche die im Forschungsprojekt angestrebten Einstellungskorrekturen erforderlich machen. Sie führt zu Abweichungen von der angedachten Positionierung des Werkstückes sowie des Tool Center Points. Je stärker die Abweichung ausfällt, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass das gefertigte Teil die angestrebten Toleranzen nicht erfüllt. Um die Auswirkungen dieser Fehlerquellen zu eliminieren, wird im Rahmen von ready4I eine Lösung aus modularen Sensoren erarbeitet, die Längsveränderungen, Biegungen, Neigungen und Winkel erfasst. Die hierbei erfassten Daten werden mittels der Analyse-Software ausgewertet und in Echtzeit für entsprechende Anpassung der Maschineneinstellungen genutzt. Gleichzeitig werden diese Daten dem Nutzer als Entscheidungsvorlage für Instandhaltungsmaßnahmen zur Verfügung gestellt. Die neue Sensorlösung, die durch Konux, Teichert Systemtechnik, das Fraunhofer IPT und SHW Werkzeugmaschinen entwickelt wird, übersteigt das Leistungsspektrum der bisher existierenden Systeme deutlich: Intelligente Schnittstellen und eine standardisierte Steuerungsintegration ermöglichen eine Plug&Play-Installation. Die Analysesoftware ermöglicht es, Deformationen von Strukturelementen zu erkennen und die Maschineneinstellungen während des laufenden Betriebes entsprechend anzupassen. Dies gewährleistet das Einhalten von Toleranzen, macht Post-Prozess-Messungen obsolet und reduziert Maschinenstillstandzeiten sowie Instandhaltungskosten.

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