Der Weg zum geschlossenen Prozesskreislauf

Künstliche Intelligenz und automatisierte Prozessketten halten zunehmend Einzug in die Werkzeugschleiftechnik. Ziel ist es, einzelne Prozessschritte – vom Vermessen über den Transport bis zum Schleifen – zu einem durchgängigen Fertigungsablauf zu verbinden. Daran arbeitet auch Walter Maschinenbau. Nach Angaben von Jochen Reiff, Leiter Anwendungstechnik und Teamleiter Hartbearbeitung, wird künstliche Intelligenz (KI) künftig zentrale Funktionen in der Prozesssteuerung übernehmen.

Ein Ansatz ist die automatische KI-gestützteParametrierung der Schleifprogramme für die zu fertigenden Zerspanungswerkzeuge. „Unser Ziel ist es, in der Zukunft die Ident-Nummern automatisch generieren zu können, um die Suche nach den optimalen Werkzeug- und Bearbeitungsparametern zu beschleunigen“, erklärt Reiff. „Je nach Material sollen auch die Schnittgeschwindigkeit und der Vorschub automatisch berechnet werden.“

Technologisch gewinnen zudem optimierte Regelungen der Schleifbahnen an Bedeutung. „Dies ermöglicht den optimierten Volumenabtrag und somit kürzere Schleifzeiten“, sagt Reiff. Das unternehmenseigene System „WALTER Feedrate Optimizer“ passt den Vorschub dem Volumenabtrag automatisch an.

„Ein weiterer Gedanke liegt auf der Vernetzung mit unseren Mess- und Bildverarbeitungssystemen“, berichtet Reiff. Dies umfasst zum einen integrierte Automationsroutinen, aber auch diverse Kompensationsabläufe unabhängig davon, ob diese Systeme eine separate Messmaschine bedingen oder direkt in der Bearbeitungsmaschine integriert werden.

„Hierbei geht es um automatische Kompensation von Werkzeugparametern zwischen Mess- und Bearbeitungsmaschine oder zum Beispiel um die Vorpositionierung von Schneidlagen außerhalb der Schleifmaschine“, erläutert Reiff.

Der automatisierte Materialfluss ist bereits Realität. Werkstücke werden bereits heute automatisch zwischen den am Prozess beteiligten Maschinen vollautomatisch transportiert..

Vernetzte Fertigungssysteme ermöglichen den Betrieb mehrerer Mess- und Schleifmaschinen.
Jochen Reiff, Leiter Anwendungstechnik und Teamleiter Hartbearbeitung bei Walter Maschinenbau, sieht in künstlicher Intelligenz großes Potenzial für automatisierte Schleifprozesse. Das Ziel ist ein geschlossener Prozesskreislauf vom Vermessen bis zum Versand der Werkzeuge. Fotos: Walter Maschinenbau

Vernetzte Schleifzellen: Effizienz rund um die Uhr

Das langfristige Ziel ist ein geschlossener Prozesskreislauf. „Die Herausforderung wird es sein, den sogenannten Closed Loop zu erstellen“, sagt Reiff. Dieser reicht von der Datensammlung über die Auswertung bis zur Rückübertragung in die Schleifsoftware. In einem solchen Szenario werden sämtliche Prozessschritte ohne manuellen Bedienereingriff ablaufen.

„Unsere Vorstellung wäre, dass sich unsere ATP-ROBOCELL-Automatisationszelle, der Robot-Lader, als Standard am Markt etabliert und sich dann auch gut mit Komponenten anderer Anbieter verbindet“, sagt Reiff. „Unser Logistikkonzept basiert auf einem umfassenden Standard, der für den Endanwender signifikante Vorteile hat.“ Aufgrund der Modularität ist dieses Konzept nicht nur für die ganz großen Player von Interesse sondern auch für kleinere oder mittelständische Betriebe.

Steuerungen wie „WALTER Feedrate Optimizer“ passen den Vorschub während des Schleifprozesses automatisch an den Volumenabtrag Leistungsaufnahme an und verbessern so Bearbeitungszeit und Oberflächenqualität.

Vernetzte Schleifzellen: Effizienz rund um die Uhr

Dieser Prozess soll dann nicht nur auf den reinen Werkzeugherstellungs- und Qualitätssicherungsprozess beschränkt sein, sondern auch vor- und nachgelagerte Prozesse mit einschließen. Dies könnte zum Beispiel die komplette Rohlingshandhabung betreffen und auch nachgelagerte Prozesse wie das Beschichten oder die Verpackung bis hin zum Versand der Produkte. Viele dieser Teilprozesse sind bereits Realität wie die Reinigung der Werkzeuge, Laserbeschriftung, der Messprozess und auch der eigentliche Herstellungsprozess der Werkzeuge in unterschiedlichen Technologiesparten. An diesem Konzept wird täglich gearbeitet. Erste Umsetzungen sind bereits bei Kunden im Einsatz.

Die Vorteile einer solchen Lösung sieht Reiff vor allem in der deutlich höheren Effizienz: „Die Durchlaufzeiten eines Auftrags werden reduziert – Zeiten für die Programmerstellung werden reduziert – die Effektivität steigt enorm.“ Parameter könnten automatisch aus vorhandenen Daten generiert werden, was den Maschinenbediener entlastet. Fehler werden vermieden – die Stückkosten reduziert – der gesamte Ablauf wird zukünftig automatisiert: „Alles wird automatisch abgewickelt – vom Bestücken bis zum Versand.“

Damit könnten Anlagen deutlich länger und effizienter betrieben werden als bisher. „Dadurch können die Maschinen 24/7 mannlos arbeiten.“, erläutert Reiff. Im Störungsfall reiche eine Meldung auf das Smartphone, sollte tatsächlich ein Kollege vor Ort erforderlich sein. In ein solches System muss selbstverständlich auch ein Lagersystem integriert sein, um den Auftragsvorrat sicherzustellen sowie die Fertigprodukte aufzunehmen.

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Nachhaltigkeit und Präzision durch adaptive Werkzeuge

Neben der Automatisierung spielt auch Nachhaltigkeit eine Rolle in der Werkzeugfertigung. Ein wichtiger Ansatz ist es, Ausschuss bereits beim Einschleifen neuer Werkzeuge zu vermeiden. „Nachhaltigkeit bedeutet, schon das erste Werkstück muss fehlerlos sein – First Tool Right“, sagt Reiff. Insbesondere angesichts steigender Rohstoffpreise sei es wichtig, den Materialabtrag zu reduzieren: „Das einrichten und Einschleifen muss optimiert werden, um möglichst wenig Material zu verbrauchen.“

Auch konstruktive Lösungen tragen dazu bei. „Die Verwendung von Aufschraubköpfen oder Hartmetalleinsätzen ermöglicht, dass weniger Hartmetall benötigt wird und der Grundkörper mehrmals eingesetzt werden kann“, erläutert Reiff.

Parallel arbeitet die Entwicklungsabteilung an weiteren Technologien. Dazu gehört auch der Einsatz additiver Fertigung in der Konstruktion. „In der Entwicklungsabteilung wird beispielsweise der 3D-Drucker genutzt, um neue Optionen zu drucken. Dann wird es bewertet“, sagt Reiff. Konstrukteure und Techniker könnten dies so schneller beurteilen.

Kontakt

Jochen Reiff

Teamleiter Anwendungstechnik Erodier & Laser-Technologie
Walter Maschinenbau GmbH
Tübingen
E-Mail senden

walter-machines.com/de/