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Digitale Fertigung

Presse überwacht Umformprozess in Echtzeit

| Redakteur: Rebecca Vogt

Fraunhofer-Forscher haben einen Pressen-Demonstrator im Kompaktformat entwickelt. Das intelligente Produktionssystem überwacht den gesamten Herstellungsprozess – unter anderem über virtuelle Sensoren.

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Mit seinem voll funktionstüchtigen Pressen-Demonstrator will das Fraunhofer-IWU zeigen, wie sich mit der Digitalisierung Ausschuss und Stillstandszeiten im Presswerk vermeiden lassen. Das Stichwort lautet: Umformen 4.0
Mit seinem voll funktionstüchtigen Pressen-Demonstrator will das Fraunhofer-IWU zeigen, wie sich mit der Digitalisierung Ausschuss und Stillstandszeiten im Presswerk vermeiden lassen. Das Stichwort lautet: Umformen 4.0
( Bild: Fraunhofer-IWU )

Digitalisierung und Vernetzung halten nach und nach Einzug in sämtliche Fertigungsprozesse. Auch die Zukunft der Umformtechnik ist digital. Das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) hat zu Demonstrationszwecken eine voll funktionsfähige Presse im messetauglichen Kompaktformat entwickelt. Die Maschine soll zeigen, wie sich Industrie 4.0 im Presswerk ganzheitlich umsetzen lässt. Auf der Euroblech 2018 will das Institut mit der 1,80 m hohen und 1,5 t schweren Maschine live Versuchsbauteile aus Blech herstellen. Premiere feierte die Presse im Frühjahr auf der diesjährigen Hannover Messe. Seitdem habe man die Maschine wesentlich weiterentwickelt, heißt es vom IWU.

Die Presse überwacht permanent und in Echtzeit nicht nur den Zustand ihrer eigenen Hardware, sondern auch den Ausgangswerkstoff, den Umformprozess sowie die Qualität jedes einzelnen hergestellten Bauteils. Grundlage hierfür sind Sensordaten aus Maschinenstruktur und Werkzeug. Mithilfe dieser Daten wird ein virtueller Zwilling von Maschine und Prozess erstellt, der laut IWU alle produktionsrelevanten Vorgänge transparent macht. Das so gewonnene Wissen soll dabei helfen, Ausschuss zu vermeiden und die Anlagenverfügbarkeit zu steigern. Außerdem ließen sich Prognosen über die Lebensdauer erstellen.

Ein spezielles Konzept des intelligenten Produktionssystems sind virtuelle Sensoren. Diese kommen überall dort zum Einsatz, wo reale Sensoren sich nicht verbauen lassen – also etwa weil die Stelle schwer zugänglich ist oder weil die Installation zu aufwendig und teuer wäre. Basis für die virtuellen Messfühler bilden die realen Sensoren. Ein Algorithmus stellt Korrelationen zwischen den von ihnen gelieferten Daten her. Die Werte, die diese Korrelationen annehmen, sind die Messwerte des virtuellen Sensors. Als Beispiel kann die Durchbiegung des Pressentischs genannt werden. Diese lässt sich nicht direkt ermitteln, kann aber als Korrelation der Presskraft-Sensoren dargestellt werden, so das IWU.

Software übernimmt die Qualitätsprüfung der Bauteile

Ebenfalls Bestandteil des Pressen-Demonstrators ist die Software Xeidana. Mit dieser verfolgt das Institut nach eigenen Angaben den Gedanken der modularen Anbindung an bestehende Produktionssysteme. Die Software diene der Qualitätssicherung und lasse sich in diverse bestehende Fabrikumgebungen integrieren – beispielsweise in ein Presswerk. Oft prüfen Mitarbeiter am Auslaufband per Sichtkontrolle, ob die Qualität des gepressten Bauteils stimmt. Dies sei anstrengend für den Werker und die Qualitätsprüfung oft nicht zu 100 % genau. Xeidana mache die Kontrolle wesentlich effizienter und präziser, heißt es. Das Programm könne eine Vielzahl von Prüf- und Messaufgaben in einem System zusammenführen und diese automatisiert auswerten.

Grundlage sind Sensoren, die Längen, Durchmesser oder etwa Volumina kontrollieren und die gefertigten Baugruppen auf Vollständigkeit, Falten und Risse sowie auf innere Defekte prüfen. Beispielsweise erfasst und analysiert die Software Infrarotaufnahmen sowie optische Live-Videos in Verbindung mit Informationen von Ultraschallsystemen. Der Anwender könne mit dem System die Daten sowohl live auswerten als auch für spätere Analysen speichern. Messergebnisse können dann via Tablet oder beispielsweise über eine Datenbrille mobil abgerufen werden.

* Weitere Informationen: Dipl.-Ing. Frank Schieck, Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) in 09126 Chemnitz, Tel. (03 71) 53 97-12 02, frank.schieck@iwu.fraunhofer.de

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