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PRESSEINFORMATION
von Sylke BeckerTelefon +49 69 756081-33Telefax +49 69 756081-11E-Mail [email protected]
Technischer Abschlussbericht zur EMO Hannover 2017
EMO Hannover 2017 zeigte vernetzte Produktion von morgen Mit Digitalisierung und vernetzten Produktionssystemen zu tieferem Prozessverständnis, optimiertem Ressourceneinsatz und gesteigerter Produktivität
Frankfurt am Main, 07. Februar 2018. – Unter dem Motto Connecting
systems for intelligent production präsentierten die Aussteller auf der EMO
Hannover 2017 vom 18. bis 23. September Neuheiten, um die Welt der
Metallverarbeitung zu vernetzen und technologisch weiter zu optimieren. Es
standen insbesondere cloud- und offlinebasierte Lösungen zur Vernetzung
von Maschinen, Werkzeugen, Handhabungsmitteln und Fertigungsabläufen im
Vordergrund, um die intelligente Produktion von morgen zu erreichen.
Vernetzte Maschinen, deren Betriebszustände jederzeit erfasst und statistisch
ausgewertet werden können, sowie intelligente Werkzeuge in Verbindung mit
intelligenten Werkzeugverwaltungssystemen stellen nur einen Aspekt der
Fertigung von morgen dar. Verbesserte Servicestrukturen beim Kunden durch
Datenbrillen, verständnisfördernde Projektionen von komplexen Werkzeugen
VDW – Generalkommissariat EMO Hannover 2017Verein Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken e.V.Corneliusstraße 4, 60325 Frankfurt am Main, GERMANYTel. +49 69 756081-0, Fax +49 69 [email protected] · www.emo-hannover.de
Registergericht /Registration Office: Amtsgericht Frankfurt am MainVereinsregister /Society Register: VR4966Vorsitzender /Chairman: Dr. Heinz-Jürgen Prokop, DitzingenGeschäftsführer /Executive Director: Dr.-Ing. Wilfried Schäfer, Frankfurt am MainUst.Id.-Nr. / t. o. tax id. no. DE 114 10 88 36
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unter Verwendung der Augmented Reality erhöhen den Kundennutzen. Doch
auch Lösungen für den sicherheitsorientierten Umgang mit den erzeugten
Daten wurden präsentiert.
Aus technologischer Sicht sind im Bereich der additiven Fertigung viele
Neuheiten und Innovationen vorgetragen worden. Neben neuen
Fertigungsmaschinen zur Herstellung additiver Bauteile präsentierten
zahlreiche Aussteller neue Verfahrensvarianten und zeigten ihr Können
anhand von unzähligen additiv hergestellten Bauteilen. Der Einsatz neuartiger
Materialien, wie etwa CFK für Werkzeugmaschinenspindeln macht Prozesse
schneller und produktiver. Angepasste Werkzeugauslegung sowie effizientere
Werkzeugmaschinen ermöglichen darüber hinaus deutliche
Produktivitätsgewinne bei der herkömmlichen spannehmenden Fertigung von
Präzisionsbauteilen.
Im Folgenden wird beispielhaft beschrieben, welche Trends und Themen die
Produktionstechnik im Fokus hat.
Additive Manufacturing
Der Anteil der additiven Fertigung im industriellen Umfeld nimmt weiterhin zu.
Dieser Trend war auf der EMO Hannover fast überall erkennbar. Dazu trugen
nicht zuletzt die vielen beeindruckenden, additiv gefertigten
Anwendungsbeispiele an unterschiedlichen Ständen bei, mit denen die
Aussteller über ihre Hard- und Softwarelösungen informierten. Additiv
gefertigte Produkte können durch den generativen Aufbau bionischer
Strukturen nicht nur belastungs- und gewichtsoptimiert hergestellt werden,
sondern erlauben weiterhin die Integration zusätzlicher Funktionen, wie z.B.
einen gezielten inneren Wärmeabtransport durch integrierte Kühlkanäle. Beim
Metalldruck sind aktuell zwei Verfahren vorherrschend: das
Pulverbettverfahren und das Laserauftragsschweißen. Kriterien für den
Aufbau aus dem Pulverbett sind vor allem die hohe Gestaltungsfreiheit und
mit 30 Mikrometern eine feine Auflösung.
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Die EOS GmbH aus Krailling stellte auf ihrem Stand den additiv gefertigten
Einspritzkopf eines Raketentriebwerks der Ariane Group aus. Durch Einsatz
der pulverbettbasierten Technologie konnte die Bauzeit von drei Monaten auf
36 Stunden verkürzt, die Kosten halbiert und die Anzahl der Einzelteile von
248 auf ein einziges Bauteil reduziert werden. Ein an Bedeutung
zunehmendes Thema ist die Qualitätssicherung beim generativen Aufbau,
insbesondere beim Aufbau sicherheitsrelevanter Bauteile für die Luftfahrt.
Gemeinsam mit der MTU Aero Engines AG erarbeitet EOS Monitoring-
Lösungen, die mit Einsatz zahlreicher Sensoren den allgemeinen
Systemzustand überwachen. Durch die kamerabasierte Kontrolle des
Belichtungsprozesses und des Schmelzverhaltens des Werkstoffs wird
zusätzlich die optimale Schichtqualität sichergestellt.
Neben dem Pulverbettverfahren informiert das Technologieunternehmen
Trumpf aus Ditzingen auf seinem Messestand über das
Laserauftragschweißen, das zehn Mal höhere Aufbauraten als das
Pulverbettverfahren ermöglicht. Hierbei erzeugt der Laser auf der
Bauteiloberfläche ein Schmelzbad, in das über eine Düse Metallpulver
eingebracht wird. Dieses Fertigungsverfahren wird zum Aufbringen von
Verschleißschutzschichten, der Reparatur von Bauteilen und zum Aufbau
neuer Strukturen verwendet. Im Einsatz zu sehen waren die Trumpf Laser auf
den Multitasking-Maschinen der Laser EX Serie, die der japanische
Werkzeugmaschinenhersteller Okuma auf dem gegenüberliegenden Stand
erstmalig in Europa präsentierte.
Durchgängige Lösungen aus einer Hand von der CAD/CAM-Software bis hin
zur kombinierten Bearbeitung des Fertigteils präsentierte der
Werkzeugmaschinenhersteller DMG Mori, Bielefeld. Mit der neuen Lasertec
SLM können Bauteile bis zu einer maximalen Größe von 300 mm x 300 mm x
300 mm aus dem Pulverbett aufgebaut werden. Die erstmalig präsentierte
Lasertec 65 3D stellt sogar Bauteile mit einem Durchmesser von 650 mm und
einer maximalen Höhe von 560 mm additiv her. Die rein für die additive
Fertigung mit der Pulverdüse ausgelegte Maschine benötigt gegenüber dem
Hybridmodell 45 Prozent weniger Stellfläche und bietet neben einem 40
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Prozent größeren Arbeitsraum technologische Neuerungen wie
unterschiedliche Spurbreiten, höhere Laserleistungen bis 4 kW und die
Fertigung reaktiver Materialien wie z.B. Aluminium und Titan.
Gänzlich ohne Laser werden Funktionsschichten und Bauteilstrukturen durch
die additive 3D-Beschichtungstechnologie der im Schwarzwald gelegenen
J.G. Weisser Söhne GmbH & Co. KG Werkzeugmaschinenfabrik erzeugt.
Mittels eines patentierten Verfahrens wird einfaches Halbzeugmaterial
rotierend auf eine Bauteiloberfläche aufgedrückt, durch die erzeugte Reibung
aufgeschmolzen und ein Materialübergang vom Halbzeug zum Bauteil
bewirkt. Die auf der EMO Hannover ausgestellte Versuchsmaschine bietet für
den additiven Aufbau einen Bauraum von etwa 800 mm x 300 m x 150 mm.
Grundsätzlich bestünde allerdings das Potenzial, die Technologie auf
Maschinen mit anderen Bauräumen einzusetzen und neben dem additiven
Auftrag mit weiteren Bearbeitungseinheiten für die mechanische Nacharbeit
zu kombinieren. Vorteilhaft gegenüber dem laserbasierten additiven
Fertigungsverfahren mit Pulverbett sind eigenen Angaben zufolge die 10- bis
30-fach kostengünstigeren Halbzeugmaterialien, die mit zwei Litern pro
Stunde 20-fach höhere Aufbauraten bei Aluminium und sogar bis zu 100-fach
höhere Aufbauraten bei Stahl begünstigen. Wesentlicher Nachteil ist
allerdings, dass derzeit keine komplexen Strukturen aufgebaut werden
können.
Das Metall-Pulver-Auftragsverfahren der Hermle Maschinenbau GmbH aus
Ottobrunn erfordert ebenfalls keinen Laser. Bei diesem thermischen
Spritzverfahren wird Metallpulver mit Hilfe eines Trägergases auf sehr hohe
Geschwindigkeiten beschleunigt und über eine Düse schichtweise auf die
Bauteiloberfläche aufgebracht. Dieses Verfahren hat zum Vorteil, dass kaum
Einschränkungen bei der Materialwahl bestehen, solange es in Pulverform
vorliegt, und dass der Auftrag von bis zu sieben unterschiedlichen Materialien
in beliebigem Mischverhältnis auf Freiformflächen möglich ist. Weitere Vorteile
sind die niedrigen Temperaturen von 200°C bis 300°C und die gute
Kombinierbarkeit mit subtraktiven mechanischen Bearbeitungsverfahren, wie
z.B. dem Fräsen oder Drehen, in einem Bearbeitungszentrum.
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Mit der ganzheitlichen Software 3DXpert bietet das amerikanische
Unternehmen 3D Systems aus Rock Hill, South Carolina, eine vollständige
Softwarelösung zur additiven Metallfertigung an. Der Hersteller, der selbst
auch Maschinen im Bereich der additiven Fertigung produziert, präsentiert mit
der Lösung eine hersteller- und verfahrensunabhängige Variante zur
Erzeugung additiver Bauteile. Nach dem Import der Daten und der
Positionierung des Bauteils lassen sich dessen Strukturen und
Stützgeometrien für die Produktion nachträglich leicht erzeugen und
optimieren. Im Anschluss werden sowohl die Druckstrategie für einzelne
Segmente des Bauteils festgelegt als auch die Scan-Bahnen berechnet. Da
nach der additiven Herstellung noch eine Nachbearbeitung einzelner Flächen
und das Entfernen der Stützgeometrien erforderlich ist, bietet die Software
auch für diesen Prozessschritt einen Teilschritt an.
Brancheninitiative des VDW für die vernetzte Produktion
Der VDW (Verein Deutscher Werkzeugmaschinenhersteller) startete eine
Brancheninitiative für die vernetzte Produktion. Ziel der Initiative ist die
Entwicklung und softwaretechnische Implementierung eines Standards zur
Anbindung unterschiedlichster Maschinensteuerungen an eine gemeinsame
Schnittstelle. In einer ersten Projektphase beteiligen sich in einem Kernteam
neben dem VDW namhafte Unternehmen wie DMG Mori, Emag, Grob, Heller,
Liebherr-Verzahntechnik, United Grinding und Trumpf. Mit in dieser Form
einzigartiger Kooperation von Firmen der Werkzeugmaschinenindustrie und
dem VDW sollen Werkzeugmaschinen auf die digitale Zukunft vorbereitet und
eine dringend notwendige Grundlage für „Industrie 4.0“ geschaffen werden.
Der geplante Standard soll einen Datenaustausch zwischen verschiedenen
Maschinen mit unterschiedlichen Steuerungen vieler Generationen und eine
Weitergabe an Fertigungsleitsysteme und/oder in die Cloud ermöglichen, um
die Daten auszuwerten und für Optimierungsaufgaben zu nutzen. Somit liegt
das Ziel der Initiative in einer durchgängigen Vernetzung der Produktion auf
Basis einer sicheren Anbindung an EDV-Systeme und Clouds. Erste
Ergebnisse sollen bereits Anfang 2018 vorliegen.
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Intelligente Werkzeuge dank integrierter Sensorik
Der schwedische Werkzeughersteller Sandvik Coromant aus Sandviken stellt
im Rahmen seiner Industrie 4.0-Initiative eine Reihe von Tools vor. Dabei wird
unter dem Dach von Coroplus insbesondere die integrierte Sensorik in
Werkzeugen und Werkzeugaufnahmen während der Bearbeitung vorgestellt.
Für schwingungsgedämpfte Bohrstangen, den Silent Tools, können die finalen
Bearbeitungsschritte in aufwändigen Bauteilen durch App-basierte Systeme
überwacht werden. Dem Kunden wird ersichtlich, ob das Werkzeug im Eingriff
ist und wie die thermische Belastung in der Bohrstange ist. Somit wird der
Fertigungsprozess von teuren und komplexen Bauteilen überwacht. Darüber
hinaus geben intelligente Werkzeugaufnahmen Daten über Laufzeit,
Belastung und Batteriezustand an eine App weiter und greifen damit den
Gedanken des Predictive Maintenance auf. Feinbohrköpfe lassen sich zur
Herstellung genauer Bohrungsdurchmesser durch eine App präzise einstellen.
Eine vergleichbare Lösung bietet auch BIG Kaiser aus dem schweizerischen
Rümlang an. Das Werkzeug muss somit nicht im Werkzeugvoreinstellgerät
manuell eingestellt werden, sondern lässt sich beispielsweise durch eine App
auf dem Tablet direkt in der Maschine auf verschiedene Durchmesser aus-
und einfahren. Das verkürzt Prozessketten und reduziert unproduktive
Nebenzeiten bei der Werkzeugeinstellung.
Intelligente Rückwärtssenker zur innenliegenden Bauteilbearbeitung
Der Präzisionswerkzeughersteller Hermann Bilz aus dem schwäbischen
Esslingen stellt seit vielen Jahren Rückwärtssenker her. Diese Werkzeuge
kommen dort zum Einsatz, wo die zu bearbeitende Fläche nur durch eine
Bohrung zu erreichen ist, z.B. in geschlossenen Gehäusen. Durch eine
Drehrichtungsumkehr fährt die Werkzeugschneide aus. Um nach der
Bearbeitung das Werkzeug aus der Bohrung zu ziehen, ist ein Einfahren der
Schneide zwingend notwendig. Im Rahmen eines Gemeinschaftsprojekts mit
O. Bilz und EWS hat die Fa. Hermann Bilz einen Rückwärtssenker entwickelt,
der das Einfahren der Werkzeugschneide überwacht. Die Daten werden über
ein eigens entwickeltes Kommunikationsprotokoll an die Maschinensteuerung
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übermittelt und verhindern bei inkorrektem Einfahren der Schneide einen
Werkzeugcrash mit dem Bauteil.
WGP-Symposium Production for Tomorrow
Auf dem Symposium Production for Tomorrow der WGP (Wissenschaftlichen
Gesellschaft für Produktionstechnik) vermittelten Mitglieder Einblicke in die
Herausforderungen und Möglichkeiten der Produktion von morgen. Die
Vortragenden, selbst allesamt Wissenschaftler an Universitäten und Instituten,
veranschaulichten mit ihren Vorträgen, wie sich die Fertigungstechnik in
Deutschland mit den Trends der Branche befasst und befassen wird.
Mit seinem Keynote-Vortrag ging Prof. Eberhard Abele, damaliger Präsident
der WGP und Leiter des Instituts für Produktionsmanagement, Technologie
und Werkzeugmaschinen (PTW) der TU Darmstadt, auf die Verbindung der
Trends Mechatronik, Digitalisierung, Energiewandel, neue
Fertigungstechnologien und Lernfabriken ein. Hierzu zeigte er eindrucksvolle
Beispiele aus den jeweiligen Fachbereichen seiner WGP-Kollegen: intelligente
Sensoriken zur Messung und Veranschaulichung von Maschinenbelastungen,
Simulation und Optimierung von komplexen Fertigungsprozessen, CAM-
Systeme in der Cloud, Konsequenzen der digitalen Transformation sowie
Möglichkeiten der additiven Fertigung. Prof. Hans-Christian Möhring vom
Institut für Werkzeugmaschinen (IfW) der Universität Stuttgart
veranschaulichte in seinem Vortrag die Möglichkeiten intelligenter
Maschinenkomponenten. So bilden z.B. intelligente Lösungen zur
Bauteilspannung, die Bauteilverzüge vermeiden sollen, als auch eine adaptive
Prozessregelung zur Vermeidung von Oberflächenbeschädigungen beim
Fräsen komplexer Teile die Grundlage für selbstoptimierende
Fertigungssysteme. Auch Prof. Berend Denkena, damaliger Vizepräsident und
heutiger Präsident der WGP sowie Leiter des Instituts für Fertigungstechnik
und Werkzeugmaschinen (IFW) der Universität Hannover, griff diesen
Gedanken auf und präsentierte Lösungen, um das dynamische Verhalten von
Werkzeugmaschinen zu erweitern und so bisherige Grenzen im
Fertigungsprozess zu verschieben. Prof. Jan C. Aurich, Leiter des Lehrstuhls
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für Fertigungstechnik und Betriebsorganisation (FBK) der TU Kaiserslautern,
berichtete über leistungssteigernde Bohrwerkzeuge mit angepassten
Kühlschmierstoff-Austrittsöffnungen und -lagen. Mit modernen Methoden der
Strömungssimulation (Computational-Fluid-Dynamics-(CFD)-Analyse) können
solche Austrittsöffnungen und -lagen zunächst simulativ optimiert und
anschließend in Realversuchen validiert werden.
Neue Schnittstelle zwischen Werkzeugmaschine und cyber-physischen Zusatzmodulen
Insbesondere die Sonderschau Industrie 4.0. bot spannende Einblicke in die
produktionstechnische vernetzte Zukunft von morgen. Auch die
wissenschaftliche Seite ist auf dieser Sonderschau durch eine Vielzahl von
Hochschulen vertreten gewesen. Ein Highlight war sicherlich das öffentlich
geförderten Forschungsprojekts BazMod mit dem Ziel eine
herstellerunabhängige standardisierte Schnittstelle zum Medien-, Daten- und
Energieaustausch zwischen der Werkzeugmaschine und cyber-physischen
Zusatzmodulen zu entwickeln. Somit wird eine neuartige
Funktionserweiterung von Werkzeugmaschinen durch sensorische und
aktorische cyber-physische Systeme (CPS) möglich, die bisher
herstellerabhängig in die Werkzeugmaschine integriert war. Standardisierte
Kontakte an der Planfläche erweitern die etablierte Hohlschaftkegel (HSK)-
Aufnahme und ermöglichen somit eine intelligente Schnittstelle zur Daten- und
Energieversorgung von intelligenten Werkzeugen. Die in die Spindel
integrierte Signalübertragung ermöglicht eine Verbindung zur Maschine.
Dadurch werden komplexe Signalempfänger, die bisher im Bearbeitungsraum
an der Werkzeugaufnahme eingebaut wurden, überflüssig und werden die
technischen Einsatzmöglichkeiten aktorischer Werkzeuge erweitert.
Ganzheitliche Werkzeugverwaltungssysteme
Auf der EMO Hannover standen im Themenbereich Industrie 4.0 ganzheitliche
Werkzeugverwaltungssysteme im Vordergrund. Viele
Präzisionswerkzeughersteller – wie z.B. die Firmen Iscar, Gühring und
Sandvik – aber auch Messspezialisten wie die Zoller GmbH aus Pleidelsheim
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lieferten intelligente Lagerlösungen für Werkzeuge, Komponenten und
Zubehör. Dabei bieten solche Systeme weit mehr als nur eine geordnete und
aufgeräumte Werkzeugverwaltung. Der Kunde kann die Werkzeugkosten pro
Bauteil exakt bestimmen, Werkzeuge zügig und schnell bereitstellen lassen
und eine falsche Werkzeugauswahl vermeiden. Intelligente Systeme weisen
darüber hinaus eine Verbindung zur Werkzeugmaschine auf und erhalten eine
Information über einen Werkzeugbruch, lösen eine Neubestellung beim
Werkzeuglieferanten aus und stellen dem Maschinenbediener ein baugleiches
Werkzeug zur Verfügung. Durch solche Systeme werden Werkzeugströme
innerhalb der Fertigung transparenter und übersichtlicher.
Mit Digitalisierungsinitiativen zur digitalen Fabrik
Der Werkzeugmaschinenhersteller DMG Mori präsentierte auf der EMO
Hannover 2017 viele Neuheiten. Als Highlight wurde die offene IIoT-Plattform
(Industrial Internet of Thing) Adamos angekündigt, die am 01. Oktober 2017
mit 200 Experten ihren Dienst aufgenommen hat. Sie entstand aus der Allianz
von DMG Mori, Dürr, der Software AG und Zeiss ASM PT und soll Lösungen
für die digital vernetzte Produktion anbieten. Des Weiteren öffnet DMG Mori
mit Open Connectivity den Zugang zu seinem Celos-Ecosystem, um einen
durchgängigen digitalen Datenfluss selbst mit Fremdfabrikaten oder
manuellen Arbeitsplätzen zu ermöglichen und seiner Vision von einer digitalen
Fabrik einen Schritt näherzukommen. Neben innovativen Softwarelösungen
für die Vernetzung wurden mehrere Maschinenneuheiten vorgestellt. Hierzu
gehören u.a. das noch steifere Horizontalbearbeitungszentrum NHX 6300 für
die Titanbearbeitung, die hochdynamischen DMU 200/340 Gantry für die
Großbauteilebearbeitung sowie die Mehrspindeldrehautomaten Multisprint
25/36, die mehr Produktivität bei der Bearbeitung von Langdrehteilen
versprechen.
Erst sammeln, dann vernetzen
Die Vernetzung von Systemen kann auf unterschiedlichen Ebenen erfolgen.
Dabei stellt sich Werkzeugmaschinen-Anwendern die Frage, ob alle Daten
sofort in die Cloud zu senden sind. Die Antwort lautet nein, wenn es nach
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Bosch Rexroth aus Lohr am Main geht. Das heutige Netz könnte die Kapazität
gar nicht aufbringen, die notwendig wäre, um die zahlreichen
Sensorinformationen, die Werkzeugmaschinen heute schon bereitstellen
können, in die Cloud zu überführen. Aus diesem Grund präsentiert Bosch
Rexroth auf einer Maschine des Werkzeugmaschinenherstellers Pfiffner als
Messeneuheit zur EMO Hannover den Data Analytics Server. Es handelt sich
dabei um lokale, im Schaltschrank der Werkzeugmaschine eingebrachte
zusätzliche Rechenleistung, die das Sammeln, Speichern und Analysieren
von Maschinen- und Prozessdaten ermöglicht. Ziel dabei ist es, Daten vorab
zu verarbeiten, um nur die wirklich benötigte, komprimierte Menge an Daten in
die Cloud einzulassen und auf diese Weise eine Überlastung der Datenleitung
zu vermeiden. Welche Daten sinnvollerweise versendet werden, wird sich
allerdings noch zeigen müssen. Sie können jedoch vom Anwender über
entsprechende Analysetools und Konfigurationsprogramme, die mit wenig
Vorwissen bedienbar sind, selbst bestimmt werden.
Um Werkzeugmaschinen einen schnelleren Bearbeitungsstart zu ermöglichen,
integriert Bosch Rexroth Messsensoren und Auswerteelektronik in ihre
Linearführungen, so dass absolute Positions-Istwerte in Echtzeit und ohne
Referenzfahrt erfasst werden können. Die Positioniergenauigkeit wird dank
einer weiteren Messeneuheit – einer aktiv temperierbaren Führungsschiene –
zusätzlich erhöht. Ungenauigkeiten, die aus der Wärmedehnung des
Führungssystems resultieren, sollen sich mit Einsatz dieser Neuentwicklung
vermeiden lassen.
Connected Machining - Vernetzung ohne Cloud
Die Dr. Johannes Heidenhain GmbH aus Traunreut demonstrierte auf der
EMO Hannover sein Funktionspaket Connected Machining, mit dem
durchgängig digitales Job-Management für transparente Prozesse,
zeitsparende Arbeitsabläufe und eine erleichterte Nutzung der anfallenden
Daten möglich werden. Die Messeneuheit Remote Desktop Manager von
Heidenhain beispielsweise erlaubt mit einem Tastendruck direkt an der
Steuerung den Zugriff auf im Netzwerk befindliche PCs und die darauf
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installierte Software. Bei der Demonstration beschränkten sich die Traunreuter
nicht nur auf ihren eigenen Messestand, sondern vernetzten gleich 22
Maschinen, die über das gesamte Messegelände verteilt waren. Um den
Zustand der Maschinen zu prüfen, konnte der Weg über das große
Messegelände eingespart werden, denn mithilfe der neuen Software
StateMonitor reichte ein Blick auf den Bildschirm, um den Maschinenzustand
über Status-Ampeln zu erfahren. Weitere Funktionen wie z.B. die Anzeige des
aktuellen Bearbeitungsprogramms oder die Verwendung von Filtern, um nur
Maschinen in einem bestimmten Betriebszustand darzustellen, vereinfachen
Maschinenbetreibern die Arbeit. Heidenhain möchte die Connected
Machining-Lösungen in kleinen und mittelständischen Unternehmen mit 10 bis
15 Maschinen einsetzen. Aus diesem Grund entschieden sie sich bewusst
gegen eine Cloud-Lösung und die damit verbundenen Risiken beispielweise
hinsichtlich Datensicherheit. Die Vernetzung findet stattdessen auf lokalen
Servern statt.
Digitalisierung der Wertschöpfungskette am Beispiel eines Drohnenbauteils
Die Siemens AG hat das Konzept für ihr Internet of Things (IoT)-Ecosystem
Mind-Sphere als Digitalisierungsplattform für alle Industrien bereits auf der
AMB 2016 vorgestellt. Auf der EMO Hannover 2017 wurde MindSphere
erstmals demonstriert. Bei der Anwendung handelte es sich um die
Digitalisierung der gesamten Wertschöpfungskette am Beispiel eines
Spritzgussbauteils für eine Drohne. Werkzeugmaschinenhersteller und -
betreiber konnten sich anhand solch konkreter Praxisbeispiele über Vorteile
informieren, die ihnen die Verschmelzung der realen und virtuellen Welt bietet.
Zu diesem Zweck band Siemens für die EMO über die App Manage
MyMachine mehr als 200 Maschinen an MindSphere an. Damit konnten
Besucher über Computer Live-Informationen über den ausgeführten
Bearbeitungscode sowie den aktuellen Betriebszustand von Maschinen aus
aller Welt abfragen. Eine derartige Offenheit erfordert mit Blick auf die
Datensicherheit natürlich entsprechende Lösungen. Identify3D ist eine solche
Sicherheitslösung, die die Nachverfolgbarkeit digitaler Fertigungsprozesse
zum Schutz des geistigen Eigentums sicherstellt. Dabei können die
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verfügbaren Konstruktions- und Fertigungsdaten für technisch exakt
spezifizierte Bauteile nur für eine begrenzte Anzahl genutzt werden.
Neben Vernetzungslösungen zeigte Siemens zudem neue Softwaretools, wie
z.B. Analyze MyWorkpiece. Mit diesem graphischen Tool lässt sich bei
einfacher Bedienung der Pfad der Werkzeugspitze visualisieren und
analysieren, so dass unterschiedliche Verfahrgeschwindigkeiten und
Werkzeugorientierungen übersichtlich aufbereitet und angezeigt werden
können. Erst darauf aufbauend können Fehler erkannt und Optimierungen
vollzogen werden. Das Programm arbeitet dabei unabhängig davon, ob der
Bearbeitungscode mithilfe einer beliebigen CAM-Software erstellt oder
händisch programmiert wurde.
Auf dem Messestand präsentierte Siemens nicht nur neue Soft-, sondern auch
neue Hardware. Multi-Touchdisplays haben sich als Bedienkonzept
durchgesetzt, denn die Bildschirme arbeiten selbst in öliger, schmutziger und
rauer Umgebung robust und zuverlässig. Aus diesem Grund stellte Siemens
ihre neuen Bedienpanels im 16:9 Format und mit Multi-Touch-Bedienung vor.
Man kann davon ausgehen, dass solche Panels in Zukunft die alten
Steuerpulte verdrängen dürften.
Bei der mechanischen Metallbearbeitung reduzieren entstehende Vibrationen
an Maschinenstrukturen die Produktivität von Werkzeugmaschinen. Um
diesen Nachteil zu vermeiden, hat Siemens einen aktiven Dämpfer entwickelt.
Hinter der Bezeichnung Active Vibration Absorber verbirgt sich ein
mechatronisches System für Werkzeugmaschinen, das Vibrationen an
schwingungsanfälligen Strukturen reduziert. Das System von der Größe eines
Schuhkartons mit der Gesamtmasse von etwa 20 kg ist dabei in der Lage,
Beschleunigungen zu messen und im geregelten Betrieb mit Frequenzen bis
zu 200 Hz und einer Schwingmasse von 10 kg aktiv entgegenzuwirken.
Maschine zu Mieten
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Um die Flexibilität des Kunden weiter zu erhöhen, bietet der schwäbische
Werkzeugmaschinenhersteller Gebrüder Heller Maschinenfabrik aus
Nürtingen den Mietservice Heller4Use für Werkzeugmaschinen an. Dabei
handelt es sich um die Maschinen H2000 und H5000, die ab sofort inklusive
eines vollumfänglichen Servicevertrags gemietet werden können. Die
Abrechnung erfolgt neben einer fixen monatlichen Pauschale abhängig von
der Spindelnutzungszeit, d.h. der reinen Hauptnutzungszeit. Die Maschinen
werden zusätzlich in das Ecosystem MindSphere von Siemens eingebettet
und folgen somit dem aktuellen Trend vernetzter Systeme. Maschinen
auszuleihen hilft dem Kunden, Kapazitätsspitzen auszugleichen, ohne in eine
neue Maschine investieren zu müssen. Nicht zuletzt kann er flexibel auf
Hochlaufphasen reagieren.
Industrie 4.0-Plattform für die Verzahnung
Das Familienunternehmen Klingelnberg präsentierte auf der EMO Hannover
ihren auf die Verzahnungsindustrie zugeschnittenen Industrie 4.0-
Lösungsansatz, der auf einer IT-Plattform basiert. Kerngedanke dabei ist die
konsequente Vernetzung und ganzheitliche Bereitstellung von
Prozessinformationen entlang der gesamten Prozesskette der
Zahnradfertigung. Mit diesem Ansatz greift das Unternehmen mit Stammsitz in
Hückeswagen den Leitgedanken der diesjährigen EMO Connecting systems
for intelligent production auf. Die entstehende IT-Plattform GearEngine bildet
das Rückgrat des cyber-physischen Closed Loop-Produktionssystems. Sie
verwaltet als zentrales Bindeglied zwischen den Bearbeitungsmaschinen und
weiteren Diensten, wie dem hauseigenen Werkzeugidentifikationssystem
SmartTooling, Verzahnungsdaten, Produktionsmittel und die Teilehistorie in
drei Datenbanken. Dazu melden die beteiligten Maschinen der Plattform
individuelle Daten, z.B. über die eingesetzten Werkzeuge und Spannmittel, die
bei der Bearbeitung des aktuellen Zahnrades beteiligt sind. Auf diese Weise
ist der komplette Herstellungsprozess eines einzelnen Zahnrades
nachvollziehbar. Darüber hinaus ist ein direkter Eingriff in die Produktion, z.B.
durch Verbesserung der Bearbeitungsparameter zwischen der Bearbeitung
von zwei Zahnrädern, möglich.
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Erweiterter Service mit Datenbrillen im Rahmen von Industrie 4.0
Die Firma Index-Werke GmbH & Co. KG Hahn & Tessky aus dem
schwäbischen Esslingen stellte im Rahmen seiner iX4.0-Initiative diverse
neuartige Lösungen für das digitale Zeitalter vor. Neben einer cloudbasierten
IoT-Plattform zur Aufnahme und Aufbereitung von Maschinen- und
Prozessdaten, ist insbesondere die neue Service-Struktur mit Datenbrille
hervorzuheben. Durch die Verwendung einer realtimefähigen Datenbrille kann
der Kunde seine Maschine bei Ausfällen selbst reparieren. Ein
Servicetechniker aus Esslingen bietet dabei visuelle Unterstützung an. Die
Informationen und Hinweise werden dem Kunden über die Brille auf seine
Maschine übertragen. Das spart Zeit und reduziert die Stillstandzeiten.
Integrierte Sensorik zur Vermeidung von Ausschuss
Die Firma Renishaw aus New Mills, Großbritannien, stellt als weltweit
agierendes Unternehmen im Bereich der Präzisionstechnik sein Portfolio an
Systemen für Messtechnik und generative Fertigung vor. Im Rahmen der
Konnektivität stellt Renishaw die integrierte Messung vor. Mit dem flexiblen
Prüfgerät EquatorTM wird eine intelligente Prozessregelung angeboten, die
eine vollautomatische Aktualisierung von Werkzeugkorrekturen im CNC-
Fertigungsprozess ermöglicht. Durch die direkte Einbettung in die Fertigung
werden Korrekturdaten vom Messgerät an die Maschine übergeben und bei
der Fertigung anschließender Komponenten berücksichtigt. Somit lässt sich
Ausschuss durch ständiges Nachregeln einfach vermeiden.
Startups im Technologieumfeld – nicht nur Webapplikationen, sondern echte Hardware
Um große Bauteile unabhängig von der Bauteildimension flexibel und
wirtschaftlich bearbeiten zu können, beschreitet das Start-up Picum MT, das
aus dem Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) der
Leibniz Universität Hannover entstand, neue Wege. Statt das Bauteil zur
Bearbeitungsmaschine zu bringen, wird der Picum One, ein etwa 100 kg
leichter und intelligenter Werkzeugroboter mit eigener Single-Software-
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Solution und neuartiger Messtechnik, zum Bauteil gebracht. Dem Start-up
zufolge werden somit Anschaffungs- und Betriebskosten sowie mit der
Maschinengröße ansteigende Ungenauigkeiten vermieden. Das Picum-
System dockt dabei an jeglichen Bauteilen an und bestimmt automatisch auf
15 µm genau seine Lage im Raum. Der Prototyp ist mit einer 5-Achs-
Kinematik und einer 7,5 kW-Frässpindel ausgestattet und erledigt Aufgaben
wie Bohren, Fräsen und Schleifen. In zukünftigen Entwicklungsstufen können
durch Erweiterungen des Systems weitere Aufgaben wie Messen,
Laserschneiden und 3D-Druck hinzukommen.
Eine Innovation im Bereich der Spindelfertigung stellt die Fa. Carbon-Drive
GmbH aus Darmstadt vor. Das Gründungsprojekt aus der TU Darmstadt tritt
als weltweit erster Hersteller von Vollcarbon-Motorspindeln für den
Werkzeugmaschinenbau auf. Eine hohe spezifische Steifigkeit und
Thermostabilität eröffnen eine Vielzahl von Vorteilen im Anwendungsfall.
Durch die Massenreduktion des verwendeten Werkstoffs ist die Spindel bei
sämtlichen Beschleunigungs- und Abbremsvorgängen um 50 Prozent
schneller und senkt somit Energieverbrauch, Nebenzeiten und Kosten.
Insbesondere lokal anpassbare Werkstoffeigenschaften eignen sich ideal für
die Integration von Messtechnik zur Echtzeitüberwachung des
Spanprozesses.
Schneller Drehen durch neuartige Eingriffssituationen
Durch zwei Innovationen kann das Drehen deutlich produktiver werden als
bisher: Der schwedische Hersteller Sandvik Coromant hat zwei
Schneidplatten zum Schruppen und Schlichten entwickelt, die bei
angepassten Werkzeugbahnen hohe Produktivitätsgewinne bei der
Erzeugung von Drehkonturen versprechen. Durch einen veränderten Eingriff
können deutlich höhere Vorschübe erzielt werden.
Für Vertikaldrehmaschinen bietet der Werkzeughersteller Vandurit aus
Leverkusen in Zusammenarbeit mit dem schwäbischen
Werkzeugmaschinenhersteller Emag eine absolute Neuheit im Bereich des
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Drehens an. Bei dem so genannten RollFeed-Verfahren wird die
Werkzeugschneide im Schneideneingriff über eine Kontur abgerollt. Dadurch
sind Vorschübe bei der Hartbearbeitung von 100 Cr6 (60 HRC+-2) von f = 0,4
bis 0,5 mm/U möglich. Zusätzlich können diese Werkzeuge länger eingesetzt
werden, da sich der Schneidenverschleiß auf die gesamte Schneidkante
verteilt. Für dieses Verfahren werden bisher zwei unterschiedliche
Schneidplatten, für Schruppen und Schlichten, angeboten.
Effiziente Produktionsprozesse durch neuen Mehrspindelautomaten MS40C-8
Zur Herstellung von Präzisionsdrehteilen in hohen Stückzahlen bietet sich die
Verwendung von Mehrspindelautomaten an. Bei diesem Maschinenkonzept
wird pro Spindellage eine gewisse Bearbeitung durchgeführt, anschließend
wird das Bauteil auf die nächste Spindellage getaktet und weiterbearbeitet.
Nach mehreren Lagen ist das Bauteil fertig bearbeitet. Die Index-Werke,
Esslingen, stellten mit dem MS40C-8 einen Mehrspindler mit 8 Spindeln und
Ø 40 mm als Messeneuheit vor. Insbesondere die vielfältigen Möglichkeiten
zur rückseitigen Werkstückbearbeitung der Bauteile stellt eine Abgrenzung
zum Wettbewerb dar und bietet dem Kunden die effiziente Fertigung
komplexerer Bauteile.
Neues 5-Achsen-Schleifcenter bietet mehr Flexibilität
Der schweizerische Maschinenhersteller Mägerle (United Grinding) aus
Fehraltorf, , stellt auf der Messe ein neues 5-Achsen-Schleifcenter vor,
welches hinsichtlich Flexibilität und Ausstattung neue Maßstäbe setzt. Neben
dem klassischen Schleifen können auf dieser Maschine ebenso die Prozesse
Fräsen und Bohren umgesetzt werden. Die hohe Flexibilität der im
Wesentlichen im Aerospace-Bereich eingesetzten Maschinen lässt sich
anhand verschiedener Merkmale verdeutlichen. Durch den simultanen
Werkzeug- und Abrichtrollenwechsel werden Prozesse mit kontinuierlich
abgerichteten Schleifscheiben ermöglicht und hohe profiltreue Abtragsraten
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auch bei langen Schnitten gewährleistet. Für eine optimale
Kühlschmierstoffversorgung stehen über einen Düsenwechsler stets die
richtigen Kühlschmierstoffdüsen in Abhängigkeit des Verfahrens und der
eingesetzten Werkzeuge zur Verfügung. Mithilfe von in RFID-Chips
gespeicherten Informationen an den Werkzeugen lassen sich aktuelle Daten
zur Werkzeugidentifikation hinterlegen und die Fehlerwahrscheinlichkeit
reduzieren.
Verzahnungsschleifen ohne Kühlschmierstoff
Der italienische Spezialist für die verzahnende Industrie Samputensili aus
Bentivoglio stellte die weltweit erste Trockenschleifmaschine für
Verzahnungen vor. Hierbei ist nach der Hartfeinbearbeitung der Verzahnung
kein Kühlöl mehr erforderlich. Auf der SG 160 Skygrind wird die
Schruppbearbeitung zunächst durch das Schälwalzfräsen und im Anschluss
die Schlichtbearbeitung durch die Wälzschleiftechnik umgesetzt. Diese
Maschine findet bereits erste Verwendung in der industriellen Anwendung.
Durch die vollständige Umstellung auf trockene Bearbeitungsprozesse werden
insbesondere die Energieeffizienz und die umweltschonende Produktion in
den Vordergrund gestellt.
Effiziente Fertigung von Rahmenstrukturbauteilen
Speziell für die Bearbeitung von Rahmenstrukturbauteilen bietet der
bayerische Werkzeugmaschinenhersteller Grob-Werke aus Mindelheim die
Maschinenvarianten G500F, G520F und G600F an. Diese Maschinen sind
durch einen großen Arbeitsraum, eine sehr hohe Flexibilität, guten
Späneabtransport und eine hohe Maschinendynamik mit dem für die
Leichtmetallbearbeitung optimierten Achsantrieb gekennzeichnet. Diese
platzsparenden Maschinenvarianten sind sowohl für Trocken- bzw. MMS- als
auch für Nassbearbeitung geeignet und können alleinstehend oder im
Verbund mit anderen Maschinen in einer automatisierten Fertigungslinie
stehen.
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Kühllösung für Werkzeugmaschinen werden effizienter und intelligenter
Die Vernetzung von Systemen bindet auch Kältekompressoren mit ein.
Kühlsysteme von Werkzeugmaschinen sollten exakte Temperaturregelungen
ermöglichen, dabei effizient arbeiten und Zustandsdaten für Industrie 4.0-
Anwendungen bereitstellen. Die Rittal GmbH & Co. KG, Herborn, erfüllt diese
Anforderungen mit ihrer neuen flüssigkeitsbasierten Kühllösung Blue e+
Chiller. Das hessische Unternehmen hat es geschafft, durch Integration einer
neuen Technologie mit verbraucherabhängiger Kompressor- und
Lüftersteuerung 70 Prozent Energieersparnis zu erzielen. Dabei wird bereits
im Standardprogramm eine geregelte Genauigkeit von 0,1 Kelvin eingehalten.
Der Chiller verfügt des Weiteren über eine SPS-basierte integrierte Intelligenz,
mit der die gemessenen Betriebsdaten wie elektrischer Strom und Spannung,
Temperaturen und Temperaturunterschiede zur Realisierung eines
Energiemonitors digital ausgewertet werden. Durch intelligente
Verknüpfungen der gemessenen Daten werden weitere Betriebszustände
indirekt abgeleitet, um beispielsweise den Verschmutzungsgrad des Filters zu
überwachen. Zur Übermittlung der Betriebszustände an höhere
Kontrollinstanzen steht ein Kommunikationsmodul zur Verfügung, das
verschiedene Netzwerkprotokolle unterstützt.
Intelligente Lager- und Führungssysteme
Die Schaeffler Technologies AG & Co. KG, Schweinfurt, präsentierte auf ihrem
Messestand Neuheiten für die Überwachung von Linearführungssystemen
und Spindellagern. Auch ein leistungsfähigeres neues Material für
Hochleistungslager hatten die Schweinfurter im Angebot. Angaben des
Unternehmens zufolge sind Ausfälle in Führungssystemen am häufigsten auf
unzureichende Schmierung zurückzuführen. Die mechatronische
Linearführung INA DuraSense sichert daher durch bedarfsgerechte
Schmierung eine lange Lebensdauer. Dazu misst ein Beschleunigungssensor,
der am Führungswagen angebracht ist, die Vibrationen in der Nähe der
Wälzkörper. Durch Auswertung der Signale im Frequenzbereich von 25 kHz
wird während des Betriebs permanent ein abgeleiteter Kennwert ausgegeben,
der angibt, ob der Schmierzustand ausreichend ist, und bei Bedarf eine
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automatische Nachschmierung auslöst. Dieses System verbessert die
Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit im eingesetzten Führungssystem. Der
Zeitraum zwischen den Nachschmierintervallen ist zusätzlich ein Indikator für
den Verschleißzustand. Angaben von Schaeffler zufolge werden die
Nachschmierintervalle kürzer, je näher das verschleißbedingte
Lebensdauerende erreicht wird. Durch vorbeugende Instandhaltung kann
somit ein ungeplantes Versagen des Führungssystems verhindert werden.
Mit FAG SpindelSense stellte Schaeffler eine einbaufertige
Überwachungseinheit für die Hauptspindel vor, die unzulässige Belastungen
erkennt. Hierzu sind Wirbelstromsensoren aus eigener Entwicklung integriert,
die zwei radiale und eine axiale Verlagerung sowie zwei Verkippungen
erfassen. Somit wird die Bewegung in allen fünf relevanten Achsen erfasst.
Zudem wird die Temperatur über integrierte Temperatursensoren gemessen.
Diese Signale werden einem Lagermodell zugeführt, das daraus die
Wälzlagerpressung errechnet, mit zulässigen Lagerkennwerten vergleicht und
bei Überschreitung ein Warnsignal ausgibt. Anwender profitieren durch den
Einsatz des neuen Systems von optimalen Betriebszuständen mit höchster
Produktivität, ohne Überlastungen befürchten zu müssen.
Als weitere Neuheit demonstrierte Schaeffler ein High-Speed-Spindellager mit
dem neuentwickelten Hochleistungswerkstoff Vacrodur. Die nominelle
Lebensdauer bei Einsatzfällen, in denen Mischreibung vorherrscht, wird
gegenüber Lagern aus Wälzlagerstahl um das 25-Fache erhöht. Bei EHD-
Reibung verlängert der neue Werkstoff die Lebensdauer des Spindellagers um
das 13-Fache. Die Neuentwicklung ist damit prädestiniert für den Einsatz bei
höchsten Betriebs- und Grenzdrehzahlen.
Fazit
Die EMO Hannover 2017 zeigt, dass der Wandel zur Digitalisierung in der
metallbearbeitenden Industrie gut angenommen wird. Es wurden zahlreiche
IoT-Plattformen wie Adamos, Grob-Net 4 Industry oder MindSphere
präsentiert, die eine fortschreitende Digitalisierung forcieren. Passend dazu
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präsentierten Hersteller zahlreiche Werkzeuge und Betriebsmittel, die – mit
Sensoren und digitalen Kommunikationsschnittstellen ausgestattet – als
Daten-Zulieferer für die digital vernetzten Produktionssysteme dienen. Die
zukunftsweisenden Technologien verfolgen dabei dennoch klassische Ziele,
wie nachvollziehbare Produktionsprozesse, optimierter Ressourceneinsatz,
höhere Flexibilität und die Steigerung der Produktivität. Zu diesen Zielen
tragen aber auch die bei der diesjährigen EMO Hannover vorgestellten
zahlreichen technologischen Neuentwicklungen bei Maschinen, Werkzeugen
und Maschinenkomponenten bei. Vor allem auf dem Gebiet der additiven
Fertigung waren viele Innovationen zu sehen – eine Tatsache, die einen
wirtschaftlicheren Einsatz der jungen Technologie sicher begünstigen wird.
Autoren: Dipl.-Ing. Johann Kiesner, Institut für Fertigungstechnik und
Werkzeugmaschinen, Leibniz Universität Hannover, Tel. +49 511 762-5210,
[email protected]; Maximilian Metzger, M.Sc., Institut für
Spanende Fertigung, Technische Universität Dortmund, Tel. +49 231 755-
4641,
EMO Hannover 2017 – Weltleitmesse der MetallbearbeitungVom 18. bis 23. September 2017 präsentieren internationale Hersteller von Produktionstechnologie zur EMO Hannover 2017 „Connecting systems for intelligent production“. Die Weltleitmesse der Metallbearbeitung zeigt die gesamte Bandbreite moderner Metallbearbeitungstechnik, die das Herz jeder Industrieproduktion ist. Vorgestellt werden neueste Maschinen plus effiziente technische Lösungen, Produkt begleitende Dienstleistungen, Nachhaltigkeit in der Produktion u.v.m. Der Schwerpunkt der EMO Hannover liegt bei spanenden und umformenden Werkzeugmaschinen, Fertigungssystemen, Präzisionswerkzeugen, automatisiertem Materialfluss, Computertechnologie, Industrieelektronik und Zubehör. Die Fachbesucher der EMO kommen aus allen wichtigen Industriebranchen, wie Maschinen- und Anlagenbau, Automobilindustrie und ihren Zulieferern, Luft- und Raumfahrttechnik, Feinmechanik und Optik, Schiffbau, Medizintechnik, Werkzeug- und Formenbau, Stahl- und Leichtbau. Die EMO Hannover ist der wichtigste internationale Treffpunkt für die Fertigungstechnik weltweit. Zur EMO Hannover 2013 zogen über 2 130 Aussteller rd. 143 000 Fachbesucher aus über 100 Ländern an. EMO ist eine eingetragene Marke des europäischen Werkzeugmaschinenverbands CECIMO.
Texte und Bilder zur EMO Hannover 2017 finden Sie im Internet unter www.emo-hannover.de /bilddatenbank . Begleiten Sie die EMO Hannover auch auf unseren Social-Media-Kanälen
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