01. 09. 2020
Verfasst von: Benjamin Bergmann, Berend Denkena, Svenja Reimer, Matthias Witt

Werkzeugmaschinen – fit und intelligent in die Zukunft

Nahaufnahme einer Werkzeugmaschine mit einem nadelförmigen Messsensor. — Intelligente Werkzeugmaschinen analysieren Prozessdaten und reagieren autonom darauf. So lässt sich die Fertigung verbessern und die Produktqualität erhöhen.

Intelligente Werkzeugmaschinen „erfühlen“ die aktuell wirkenden Kräfte und passen den Prozess autonom an. Hierfür entwickelt das Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen der Leibniz Universität Hannover Datenlogger für Steuerungs- und Sensordaten sowie digitale Messsysteme. Selbst ältere Bestandmaschinen können damit fit für die Digitalisierung gemacht werden.

Datenlogger für Steuerungs- und Sensordaten

Fertigungsprozesse effizienter zu gestalten und die Qualität dabei zu sichern – diesem Ziel eröffnet die Digitalisierung neue Möglichkeiten. Wesentliche Aufgabe bei der Optimierung der Fertigung ist es, Prozesse zu überwachen und autonom zu regeln. Dazu müssen relevante Prozessdaten automatisiert aufgezeichnet und ausgewertet werden. Um anhand dieser Daten Fehler zu erfassen und die Prozesse optimal einzustellen, setzt das Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) Simulationen, analytische Modelle und Verfahren des maschinellen Lernens (ML) ein. Das Entwicklungsteam konnte mit digitalen Mess-systemen und Datenloggern für Steuerungs- und Sensordaten das Potenzial der Digitalisierung für die Produktion in Forschungs- und Industriekooperationen bereits erfolgreich aufzeigen.

Bearbeitungskräfte intelligent anpassen

Die Ingenieurinnen und Ingenieure entwickelten in Hannover „fühlende Werkzeugmaschinen“, die Bearbeitungskräfte auf integrierter Sensorik basierend bereitstellen. Sind die gemessenen Kräfte zum Beispiel beim Zerspanen zu hoch, passen sie den Vorschub und die Bearbeitungsbahnen autonom an. Dadurch lassen sich Geometriefehler im Werkstück vermeiden. In einem weiteren Projekt detektiert die „intelligente Werkzeugmaschine“ mittels künstlicher Intelligenz frühzeitig unerwünschte Schwingungen und daraus resultierende Werkstück- und Maschinenschäden. Anhand von Sensordaten passt sie Prozesseinstellungen autonom an.

Insgesamt können Prozesse durch den Einsatz von maschinellem Lernen in der Prozessüberwachung und -regelung sicherer und effizienter gestaltet werden. Gerne stellt das IFW seine Expertise in Bereichen der Datenverarbeitung und Prozessanalyse Unternehmen für weitere Kooperationen zur Verfügung.