EMO 2019] Werkzeugmaschineninnovation steigert die Nachhaltigkeit des Fertigungsprozesses

Die Innovation von Werkzeugmaschinen fördert die Nachhaltigkeit des Herstellungsprozesses.

Die rasante Entwicklung der Informationstechnologie und ihre nahtlose Integration in die Fertigungsprozesse ist die treibende Kraft hinter der heutigen vierten industriellen Revolution. Da Werkzeugmaschinen eine einzigartige und führende Rolle in der Fertigung spielen, spielt die digitale Innovation in der Werkzeugmaschinentechnologie bereits eine zentrale Rolle bei den Bemühungen, die Nachhaltigkeit der Fertigung zu erhöhen.

Ralf Reines ist Ingenieurberater beim VDW (Verband der deutschen Werkzeugmaschinenfabriken), der alle zwei Jahre die EMO organisiert. Für ihn,

Die Einführung digitaler Technologien verändert nun auch den Bereich der Werkzeugmaschinen. Die Entwicklung von grünen Werkzeugmaschinen, die den Energieverbrauch minimieren, Verschwendung vermeiden und die Umweltbelastung reduzieren, ist entscheidend für die kontinuierliche nachhaltige Entwicklung der Fertigung.

Intelligent werden

Eine treibende Kraft hinter Industry 4.0 und der Entwicklung des IIoT ist der zunehmende Einsatz von immer anspruchsvolleren Sensoren in Bearbeitungszentren und Werkzeugmaschinen selbst. Diese Sensoren liefern die Daten und die Konnektivität, die das Fundament der "Fabrik der Zukunft" bilden.

Die Erfassung und Analyse großer Datenmengen von Werkzeugmaschinen ermöglicht die Optimierung des gesamten Lebenszyklus des Werkzeugs und ermöglicht die Echtzeitüberwachung (und -anpassung) des Produktionsprozesses sowie die vorausschauende Instandhaltung, die die Lebensdauer des Werkzeugs selbst erhöhen kann. Es ermöglicht auch die evolutionäre Weiterentwicklung des Werkzeugs, wodurch Ressourcenverbrauch und Umweltbelastung im Laufe der Zeit minimiert werden.

High-Tech-Ernte

Die wachsende Anzahl von Sensoren, die in intelligente Werkzeugmaschinen integriert sind, müssen alle mit Strom versorgt werden. Während Batterien in der Vergangenheit typischerweise verwendet wurden, haben sie eine begrenzte Lebensdauer und können Tausende von Arbeitsstunden in Anspruch nehmen. Die sich schnell entwickelnde Energiegewinnungstechnologie bietet eine weitaus umweltfreundlichere, billigere und benutzerfreundlichere Alternative.

Die Energiegewinnung aus den Beschleunigungen der rotierenden Werkzeugmaschinen wird hauptsächlich durch die Drehzahl des Werkzeugs und die Anzahl der Schneidkanten beeinflusst, während die Energiegewinnung aus nicht rotierenden Werkzeugen auf Vibrationen basiert. Andere Erntetechniken beziehen Energie aus Umgebungstemperatur und Luftströmungen.

Der führende deutsche Werkzeugmaschinenhersteller BENZ demonstriert diese Woche die Vorteile der Energiegewinnung und des intelligenten, sensorgestützten Betriebs, indem er auf der EMO Hannover 2019 sein neues rotierendes Werkzeugmagazin Hybrix und das IIoT-ready LinA-Räumsystem präsentiert.

Aufmessen

Von der Luft- und Raumfahrt über die Automobilindustrie bis hin zum Schiffbau und der Kernenergie - eine Vielzahl von Industriezweigen benötigen heute äußerst komplexe, fehlerfreie Komponenten. Automatisierte, hochgenaue Messsysteme und schnelle Rückkopplungsschleifen werden zunehmend in den Fertigungsprozess integriert, ohne dass es zu Produktionsfehlern kommt, erklärt Ralf Reines.

Solche Systeme ermöglichen die Messung des Werkstücks in der Maschine, entweder während oder nach der Fertigung, wobei die ursprüngliche Einrichtung erhalten bleibt und eine Unterbrechung des Fertigungsprozesses vermieden wird. Das spart Zeit, Energie und Geld.

Für Werkzeugmaschinenanwender ermöglichen Kontakt- und Lasersonden für CNC-Werkzeugmaschinen eine automatisierte Werkzeugeinstellung, Werkstückeinrichtung, Vermessung auf der Maschine und Überprüfung von Teilen und Prozessen. Sie ermöglichen verkürzte Einstell- und Prüfzeiten und eliminieren oder kontrollieren Ursachen von Prozessschwankungen - wichtige Voraussetzungen für eine effiziente Produktion hochwertiger Teile.

Die Messmaschinen der deutschen Wenzel Group, die ebenfalls auf der EMO zu sehen sind, verwenden modernste optische Lösungen und 5-Achsen-Messköpfe, die über geschlossene Regelkreise eine nahezu sofortige Rückmeldung an die Bearbeitungsmaschinen ermöglichen. Der Messtechnikhersteller bietet zusätzliche Lösungen an, um Probleme an Maschinen sehr frühzeitig zu erkennen und zu beheben, die Lebensdauer zu verlängern und die Nachhaltigkeit zu erhöhen.

Soft Power

Modernste Software kann auch den ökologischen Fußabdruck des Werkzeugmaschinenbetriebs verringern, fügt Reines hinzu.

Der Einsatz von digitalen Zwillingen reduziert Ausfallzeiten, steigert die Produktivität weiter und verbessert die Sicherheit. Mit Hilfe von Simulationen können auch NC-Programme (numerische Steuerung) und Produktionsstrategien optimiert werden. Einen umfassenden Überblick dazu bietet die IoT-Plattform in Halle 9 auf der EMO Hannover 2019.

Der deutsche Werkzeugmaschinenhersteller Klingelnberg präsentiert auf der Hannover Messe mehrere innovative Softwarelösungen. Die GearEngine-Plattform des Unternehmens dient als zentrale Sammelstelle für Produktionsdaten von Werkzeugmaschinen und stellt softwarebasierte Datenservices für Werkzeugbetreiber bereit. Das neue SmartTooling-System identifiziert Werkzeuge und Vorrichtungen für Kegelradfräsmaschinen anhand von Data Matrix-Codes und verwaltet sie zentral in einer Datenbank. Durch die Steigerung der Werkzeugeffizienz tragen beide Systeme zur nachhaltigen Bearbeitung bei.