Im vergangenen Jahr geisterte nicht nur auf einmal der Begriff „intelligentes Werkzeug“ durch die Gazetten – Intelligenz machte sich zunehmend in allen Ebenen der Fertigungstechnik breit. Bisher biedere Werkzeugmaschinen-Komponenten mutierten mit Hilfe integrierter Sensorik und Aktorik zu intelligenten Heinzelmännchen als Glieder innovativer Prozessketten. Die METAV 2008 in Düsseldorf setzt den Intelligenz-Trend fort.
So selbstverständlich wie ABS oder ESP heute im Automobilbau könnte intelligente Sensorik bald bei Planetengetrieben sein: Ausgestattet mit integrierter Intelligenz können solche Getriebe „hören, fühlen, denken und kommunizieren“ und so den Betreiber einer Maschine oder Anlage jederzeit über den aktuellen Betriebszustand zuverlässig informieren. Das verheißt die „Intelligenz-Offensive“ der Igersheimer Wittenstein-Tochter Alpha Getriebebau GmbH, die spielarme Planetengetriebe jetzt auch mit intelligenter Sensorik anbietet.
Die Idee der Prozessüberwachung mit Hilfe intelligenter Antriebskomponenten basiert auf der Grundüberlegung, dass ein Getriebe die prozessnächste Standardkomponente darstellt, die quasi als „Wespentaille“ zwischen Anwendung und Antrieb im Kraftfluss des Antriebsstrangs sitzt. Wobei für den Antriebstechniker zum Prozess „alles gehört, was nach dem Getriebe kommt“. Über das Getriebe laufen sämtliche mechanischen Belastungen: Querkräfte, Drehmomente, Drehzahl und Vibration sowie thermische Belastungen, Verschleiß und Spiel.
Als prozessnächste Standardkomponente ist das Getriebe gezwungen, „alles mitzumachen“ – in der Regel klaglos, so dass der Betreiber keinerlei nformation darüber erhält, ob der Antrieb über- oder unterfordert ist. Intelligente Sensorik, so Heiko Haag, Leiter Sensortechnik Entwicklung, „macht nun bisher blinde und stumme Getriebe umfassend kommunikativ: Planetengetriebe Alpha IQ bieten dem Betreiber den unmittelbaren Direkt-Durchblick – ein Sichtfenster zum Prozess“.
Erfolgreich realisierte Anwendungen finden sich beispielsweise bei Exzenterpressen. Hier wurde der Produktionsprozess durch Querkraftsensorik und Messung der Presskraft in Echtzeit deutlich verbessert. Eines der ersten Sensorgetriebe wurde in einer Portalfräsmaschine eingesetzt und verfügt neben Drehmomentsensorik und drei Temperatursensoren über einen eigenen Webserver zur Bereitstellung der Messdaten per TCP/IP-Verbindung.
Zustandserfassung und intelligente Beeinflussung schaffen Transparenz
Fertigungssysteme werden immer komplexer, müssen sich zunehmend selbst überwachen. Die Frage, welche Möglichkeiten es gibt, Know-how und Erfahrung „einzubauen“, um Bedienungsfehler auszuschließen und Maschinen intelligenter zu machen, kann auch Friedrich Kilian nicht in einem Satz beantworten. Kilian ist Geschäftsführer der Trumpf GmbH + Co. KG, Ditzingen, und als solcher verantwortlich für Zentraleinkauf sowie Forschung und Entwicklung Werkzeugmaschinen: „Es gibt verschiedene Antworten, je nachdem, ob wir allein von einer Maschine oder von einer gesamten Fertigungsstraße oder Prozesskette sprechen. Bei der Maschine selbst versuchen wir, die notwendige Erfahrung des Bedieners zu reduzieren. Basis dafür ist immer eine Zustanderfassung der Maschine.“
Neben intelligenten Komponenten an der Maschine selbst gibt es nach Kilians Einschätzung noch weiteres Optimierungspotenzial bei der kompletten Prozesskette. Wichtig sei die Überwachung mit einer übergeordneten Software „Damit können alle Maschinen- und Fertigungsaufträge geplant und gesteuert werden. Unsere Software bietet umfangreiche Kommunikationsmöglichkeiten mit PPS- und ERP-Systemen, Programmiersystemen, Maschinensteuerungen und Lagersystemen.“ Des weiteren müsse die Steuerung für eine einfache und zielgerichtete Bedienung sowie eine optimale Unterstützung des Bearbeitungsprozesses sorgen. Deshalb entwickelt Trumpf neben der Steuerung auch die Bedienoberfläche der Maschinen selbst.
Maschinen müssen intelligenter werden
Dass auch der japanische Hersteller Yamazaki Mazak „stets um die Entwicklung modernster Werkzeugmaschinen bemüht ist“, wie es Dr. Wolfhart Kaestner, Marketingleiter der Yamazaki Mazak Deutschland GmbH, Göppingen, formuliert, zeige sich nicht zuletzt in der Vision der Digitalen Supermaschine. Dieser Maschinentyp wird, so Kaestner, „im Jahr 2019 gebaut, also in dem Jahr, in dem sich die Gründung der Yamazaki Mazak Corporation zum hundertsten Mal jährt“.
Mazak-Werkzeugmaschinen mit intelligenten Funktionen „bestechen durch Produktivität. Diese wird dadurch erzielt, dass der Maschinenbetrieb so weit unterstützt wird, dass deutlich weniger Aufgaben auf den Bediener entfallen“. Bei diesen so genannten „i-Maschinen“ gehören die intelligenten Funktionen zur Standardausstattung. Yamazaki Mazak habe je nach Maschinentyp derzeit bis zu sieben intelligente Funktionen in die Maschinensteuerung integriert.
Auch für Dr. Andreas Mootz, Geschäftsführer der Emag Salach Maschinenfabrik GmbH, gibt es eine ganze Reihe von Möglichkeiten, Maschinen intelligenter zu machen und Know-how und Erfahrung einzubauen: „Das beginnt bei Wartungsplänen, die auf der Maschine hinterlegt sind und automatisiert Wartungsalarmsignale oder Wartungsanforderungen absetzen. Wir treiben viel Aufwand, um beispielsweise über zugeschnittene Bildschirmmasken eine eher anwenderorientierte Sicht mit einfachen, klaren Informationen und Eingaben auf das Fertigungssystem zu bieten.“
Die Frage nach den Vor- oder Nachteilen zentraler oder dezentraler Intelligenz beantwortet der Emag-Geschäftsführer sibyllinisch: „Es macht wenig Sinn, die Komplexität eines Fertigungssystems durch viele zusätzliche Komponenten weiter zu erhöhen. Der beste Sensor ist der, den man nicht einbaut.“ Es mache mehr Sinn, Zustandsgrößen der Steuerung und der Antriebe für die Überwachung von Fertigungseinrichtungen heranzuziehen. Spätestens dann, wenn Reaktionen auf Sensorsignale gefordert sind, müsse die Steuerung die Prozess- und Sensorsignale verarbeiten.
METAV 2008 zeigt intelligente Lösungen in Hülle und Fülle
Unter dem Strich bleibt festzuhalten, dass intelligente Komponenten durchaus zu mehr Prozesssicherheit und Produktivität beitragen können. Für den Anwender zählt aber in erster Linie die Effektivität des Gesamtsystems. Mögen die Komponenten noch so intelligent sein, die Zukunft liegt in intelligenteren Maschinen und Prozessüberwachungen. Intelligente Lösungen in Hülle und Fülle zeigt die METAV 2008 in Düsseldorf – von der Komponente bis zum schlüsselfertigen Gesamtsystem.
Anmerkungen:
METAV 2008 in Düsseldorf
Die nächste METAV findet vom 31. März bis 04. April 2008 in Düsseldorf statt. Sie hat sich in den geraden Jahren als eines der größten Technologieschaufenster der gesamten Fertigungstechnik und Automatisierung in Deutschland für Hersteller und Kunden aus Europa fest etabliert. Die METAV zeigt das komplette Spektrum der Fertigungstechnik. Schwerpunkte sind Werkzeugmaschinen, Fertigungssysteme, Präzisionswerkzeuge, automatisierter Materialfluss, Computertechnologie, Industrieelektronik und Zubehör. Zur Besucherzielgruppe der METAV gehören alle großen Industriezweige, insbesondere der Maschinen- und Anlagenbau, die Automobil- und Zulieferindustrie, Eisen- und Stahl sowie NE-Metallindustrie und das Handwerk. Zurzeit haben sich über 760 Aussteller aus 23 Ländern angemeldet. Sie belegen rd. 52 200 m² Nettoausstellungsfläche. Die letzte METAV vor zwei Jahren zog 47 500 Fachbesucher aus 39 Ländern an. 2008 werden zeitgleich mit der METAV die beiden internationalen Leitmessen wire – Internationale Fachmesse Draht und Kabel – und Tube – Internationale Rohr-Fachmesse – stattfinden.
