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Smarter fertigen dank Sensorik

Gemeinsame Webinare von Quality Engineering und WZL
Smarter fertigen dank Sensorik

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Professor Robert Schmitt, Lehrstuhl für Fertigungsmesstechnik und Qualitätsmanagement am WZL, eröffnete das Webinar mit seiner Keynote. Bild: Quality Engineering
Um Werkstücke mit hoher Präzision fertigen zu können, werden Werkzeug- maschinen zunehmend mit Sensorik ausgestattet. Das große Ziel: Die Inline- Korrektur verhindert Ausschuss. Diesem Thema widmete sich die Webinar-Reihe „Smarte spanende Fertigung“ von Quality Engineering und dem WZL in Aachen.

» Sabine Koll

In der Messtechnik müssen wir uns heute nicht nur mit der Frage befassen, woher die Daten kommen, sondern auch, welche Probleme wir damit lösen können“, betonte Professor Robert Schmitt vom Lehrstuhl für Fertigungsmesstechnik und Qualitätsmanagement am Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen, in seiner Keynote. „Die Herausforderung liegt dabei darin, die Daten zu Informationen zu extrahieren. Das heißt, wir müssen aus den Daten Wissen herausholen, um kompetent handeln zu können.“ In der Messtechnik befasse man sich traditionell sehr stark mit der Datenerhebung und -ablage. „Die Datenerhebung erfolgt dabei längst nicht mehr nur mit klassischen Messgeräten, sondern auch mit anderen Sensoren“, so Schmitt. Die Verarbeitung von Daten erlaube letztlich analytische Einblicke in in Produktionsprozesse.

Wie dies funktionieren kann, zeigte er am Beispiel der Bearbeitung von Blade Integrated Disks (Blisks), also Bauteilen für den Triebwerk- und Turbinenbau, am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT. Sowohl die Geometrie als auch die Bearbeitungsprozesse sind bei Blisks sehr komplex. „Da Hochtemperaturmaterialien eingesetzt werden, werden die Werkstückoberflächen bei der Bearbeitung immer anfälliger für Verformungen, das muss man ständig im Blick behalten“, sagte Schmitt. Außerdem sei bei der Herstellung eine hoher regulatorischer Aufwand erforderlich, da nicht nur das fertige Produkt, sondern auch alle Fertigungsprozesse dokumentiert werden müssen. „Daher wird auf integrierte Sensorik zurückgegriffen, um zu messen und zu wissen, was in der Werkzeugmaschine beim Fräsen geschieht“, so Schmitt. Neben Sensoren, die geometrische Daten erheben, kommen zum Beispiel Körperschallsensoren zum Einsatz, die Schwingungsmoden, also die Eigenschwingungen der in der spanenden Bearbeitung befindlichen Blisks, angeben. Schmitt: „Über die Schwingungsmoden kommt man messtechnisch an kritische Stellen des Werkstücks heran und kann in der Folge gegebenenfalls messtechnische Parameter verändern.“

Die Übertragung der verschiedenen Sensordaten erfolgt bei der Blisk-Herstellung mit der neuen Mobilfunktechnologie 5G, die am Universitäts-Campus in Aachen erprobt wird. Welche Vorteile 5G für die smarte Messtechnik von morgen hat, erläuterte Sven Junge, Technischer Leiter des 5G-Industry Campus Europe in seinem Vortrag. Er griff ebenso wie die folgenden Referenten viele Aspekte auf, die Schmitt in seinem Vortrag angerissen hat – und nun näher im Detail beleuchtet wurden. Dazu gehörte die hybride Modellierung für rückgeführtes Messen auf Werkzeugmaschinen oder auch den Einsatz integrierter Sensorik, um die virtuelle Klimatisierung von Maschinen zu ermöglichen.

Mit der Frage, was die standardisierte Kommunikation für die Verknüpfung von Werkzeugmaschinen und Messtechnik bringt, befasste sich im zweiten Teil der Veranstaltung Dr. Alexander Broos, Leiter Forschung & Technik beim VDW – Verein Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken. Er berichtete über den aktuellen Status von OPC-UA und Umati. Benjamin Montavon, Oberingenieur am Lehrstuhl für Fertigungsmesstechnik und Qualitätsmanagement am WZL, befasst sich im Anschluss gezielt mit dem Thema der Datensammlung und -analyse. Er gab einen Überblick über Protokolle, Plattformen und Architekturen. Sein Tipp: „Es sind extrem viele Plattformen, Anbieter und auch Open-Source-Tools verfügbar; man muss das Rad also nicht neu erfinden. Anstatt auf Standardisierungen zu warten, sollte man besser einfach mit IIoT starten. Die Lösung muss am Anfang nicht perfekt sein.“


Webhinweis

Die Webcasts der zweiteiligen Veranstaltung sind nach vorheriger Anmeldung verfügbar unter folgenden Links:

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