EMO 2019: Digitale Fitnesskur für Zerspaner - Die Digitalisierung und Vernetzung ermöglichen neue Dienstleistungen

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Neue Vokabeln machen die Runde in der Welt der Zerspaner: Ganz selbstverständlich sprechen Werkzeughersteller und ihre Anwender über digitale Zwillinge, Cloud und die clevere Auswertung von Big Data. Das alles geschieht unter dem Dach des „Industrial Internet of Things IIoT“ – einem der Leitthemen der EMO 2019.

Die Digitalisierung der Metallbearbeitung steht und fällt laut Prof. Dr.-Ing. Frank Barthelmä, Geschäftsführer der GFE Gesellschaft für Fertigungstechnik und Entwicklung Schmalkalden e.V., mit dem intelligenten Werkzeug. „Auch eine sich selbstoptimierende Werkzeugmaschine funktioniert nur über die Kommunikation nach außen und nach innen“, erklärt der Veranstalter der Schmalkalder Werkzeugtagung. „Und daher spielt das Werkzeug nach wie vor eine entscheidende Rolle.“ Hersteller von Präzisionswerkzeugen, Spannzeugen und Messtechnik (Sensorik, Aktorik) sollten sich deswegen intensiv mit Digitalisierung und Vernetzung befassen – von der Datenerzeugung z.B. in einem rotierenden Werkzeug bis hin zu cloudbasierten Lösungen. Barthelmä: „Denken wir daran: Vernetzung ermöglicht integrierte Dienstleistungen.“


Vernetzung: Start in neue Dienstleistungen
Der Experte aus Thüringen geht in den nächsten fünf bis zehn Jahren von einer noch engeren Vernetzung von Kunden und Lieferanten aus. Der Anwender der Produkte wird künftig sogar wesentlich früher in die gesamte Datentransferkette einbezogen sein als bisher. Eine wichtige Rolle werden seiner Ansicht nach prozessvorbereitende oder -begleitende Dienstleistungen wie die vorausschauende Instandhaltung (Predictive Maintenance) als dann integriertes Element der Produktion spielen.

Die Botschaft ist in der Branche angekommen und wird bereits bei vielen Herstellern in die Tat umgesetzt. Ein Beispiel von vielen ist die c-Com GmbH, ein Start-up der Mapal Präzisionswerkzeuge Dr. Kress KG aus Aalen. Der IT-Newcomer bietet auf einer offene Cloud-Plattform „Software as a Service“ (SaaS) u.a. zur Verwaltung von Werkzeugen an. „Sehr viel Zeit ist nötig, um Werkzeuge zu bestellen, zu disponieren und wiederaufzubereiten.“ sagt Giari Fiorucci, Geschäftsführer der Mapal-Tochter. Es kommen häufig bei den verschiedenen Beteiligten die gleichen Daten zum Einsatz: Trotzdem generiert und pflegt jeder diese Daten für sich selbst umständlich manuell. Anders läuft es in der Cloud ab: Auf dieser Plattform entstehen als virtuelles Abbild der Werkzugdaten digitale Zwillinge inklusive viele wichtiger Kennwerte, wie beispielsweise Schnittdaten.

Cloud bringt Partner zusammen
Die zentrale Datenerfassung macht das mehrfache Erzeugen von Datensätzen überflüssig. Doch die Cloud speichert nicht nur die Daten der Werkzeuge zentral, sondern verbessert auch das Zusammenspiel. Fiorucci zum Alleinstellungsmerkmal: „Wir bringen alle Geschäftspartner der Zerspanungsbranche zusammen.“ Dazu zählen zerspanende Unternehmen, Werkzeughersteller und Dienstleistern, die etwa das Nachschleifen übernehmen. Die offen ausgelegte Cloud kann nicht nur für das Managen von Mapal-Produkten genutzt werden, sondern auch für die Verwaltung von Werkzeugen anderer Hersteller. „Mit der Plattform lassen sich zudem Beschaffungsprozesse optimieren und beschleunigen“, meint Fiorucci. „Es ist aber kein elektronischer Katalog zur Werkzeugauswahl. Namhafte Werkzeughersteller arbeiten bereits mit uns zusammen, die kein Problem darin sehen, dass wir zur Mapal-Gruppe gehören.“

Zu den Klassikern der Digitalisierung zählen intelligente Werkzeuge, die dank der neuen, leicht zu integrierenden Sensorik neue Aufgaben übernehmen. Gefragt ist Messtechnik, die dem Anwender einen schnellen, regelnden Eingriff in den Prozess ermöglichen, der z.B. Verschleiß verringert und Werkzeugbeschädigungen verhindert. Für ein Unternehmen der Energiebranche entstand dazu bei der LMT Kieninger GmbH & Co. aus Lahr z.B. ein sogenannter Rückwärtssenker etwa für Bohrungen in großen Gasturbinen. Christian Krieg, Abteilungsleitung R&D: „Die Sensorik zeigt an, ob die einzelnen Schneidelemente aus- beziehungsweise eingefahren sind, um eine Beschädigung der Bauteile beziehungsweise Werkzeuge zu verhindern.“ Im Werkzeug- und Formenbau überwachen integrierte Sensoren innerhalb der Werkzeugaufnahmen die Prozesskräfte und die erzeugten Schwingungen. Auf diese Weise lassen sich Rattermarken vermeiden. Im Idealfall lässt sich mit derartig intelligenten Werkzeugen eine autonome Regelung aufbauen, die Schnittparameter in Echtzeit an den Fräsprozess Bearbeitung anpasst.

Schmalkalden: Digitalisierung ist Chefsache
Die Digitalisierung stand im November 2018 auch im Mittelpunkt der Schmalkalder Werkzeugtagung, einer Veranstaltung der GFE Gesellschaft für Fertigungstechnik und Entwicklung Schmalkalden e.V., des VDMA-Fachverbandes Präzisionswerkzeuge und der Hochschule Schmalkalden. Vertreten waren auf der Tagung alle wichtigen Werkzeug- und Maschinenherstellern, Institute und viele prominente Anwender wie Audi, BMW, Bosch, Daimler oder VW. Für die rund 120 Teilnehmer stand fest: Das Werkzeug hat sich weiterentwickelt zum wichtigen cyber-physischen Teilnehmer, der nicht nur zerspant, sondern auch im Zusammenspiel mit elektronischer Bildverarbeitung die digitalen Prozesse mit allen wichtigen Kennwerten erfasst und diese Daten in Echtzeit weiterleitet – zur Datenaufbereitung und -verarbeitung in der elektronischen Steuerung (CNC) oder in der Cloud. Gleichzeitig entwickelt sich das Werkzeug innerhalb der digitalen Prozesskette, die im Idealzustand nicht erst am Werkstor beginnt und endet, weiter zum Objekt, das bei seiner Zerspanungsarbeit dank digitaler Unterstützung ständig effektiver wird.

Eine wichtige Rolle spielt die virtuelle Bearbeitung, die zunehmend mit Methoden der künstlichen Intelligenz (KI) reale Zerspanungsabläufe risikolos auf dem Com-puter in Echtzeit optimiert. Die Anwender sahen aber auch die Grenzen. So sei KI zwar ein schönes Tool, das aber immer unter dem wachsamen Auge der menschlichen Intelligenz ablaufen müsse. Ebenso kritisch bewertet die Branche die Rolle der allgegenwärtigen Simulation: Sie erspare dem Zerspaner viele teure Versuche, mache die sogenannte reale Validierung aber nicht gänzlich überflüssig. Mit einem weinenden und einem lachenden Auge sieht die Branche eine wichtige Entwick-lung, die sich parallel zur Digitalisierung anbahnt: Die Rede ist von der additiven Fertigung, die als Hypethema unter dem Begriff 3D-Druck auch in der Publikums-presse vorkommt. Die Meinung der Tagungsteilnehmer: Additive Verfahren sind eine interessante Ergänzung, sie können das Zerspanen jedoch nicht komplett ersetzen, zumal der 3D-Druck in der Regel noch nicht ohne ein endgültiges Finishing etwa per Schlichten oder Polieren auskommt.

Wie es weitergeht in Sachen Digitalisierung, erfährt die Branche vom 26. bis 29. Juni am Tegernsee auf der World Cutting Tools Conference (WCTC), die der VDMA Fachverband Präzisionswerkzeuge veranstaltet, und fünf Monate später auf der EMO Hannover 2019. Spannenderweise dürften am Tegernsee und in Hannover nicht nur technische Aspekte anstehen, denn clevere Werkzeugexperten den-ken jetzt schon weiter. Anregung von GFE-Geschäftsführer Barthelmä: „Mich interessieren auch Themen, die über das rein Technische hinausgehen, zum Beispiel juristische Aspekte – etwa mit Blick auf Arbeits- und Datensicherheit.“...

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