Intelligente Werkzeuge für die vernetzte Fertigung von morgen (SmartTool)

Problemstellung
Die zunehmende Anzahl an Produktvarianten und die immer häufigeren Produktwechsel führen dazu, dass in zerspanenden Fertigungen für die Herstellung von Komponenten, z.B. des Maschinen- und Anlagenbaus, immer mehr unterschiedliche Werkzeuge und immer öfter Werkzeugwechsel an den Bearbeitungsmaschinen erforderlich sind. Aufgrund der vielfältigen Stationen im Werkzeugkreislauf, wie der Werkzeugbeschaffung oder -montage und deren Informationsbedarf, die für die Bereitstellung der Werkzeuge notwendig sind, ist der erforderliche Aufwand so stark gestiegen, dass die verursachten Kosten nahezu ein Viertel der Fertigungskosten ausmachen. Ein zentrales Hemmnis zur Realisierung bestehender Optimie-rungspotenziale ist die mangelnde Informationstransparenz im Werkzeugkreislauf aufgrund autarker, heterogener IT-Systeme, in denen werkzeugbezogene Daten gespeichert sind, wie z.B. Warenwirtschaftssysteme oder Maschinensteuerungen, oder schlicht der häufige Mangel an erforderlichen Daten, wie der aktuelle Einsatzort der Werkzeuge.

Zielstellung
Ziel des Projekts Smart Tool ist es, ein CPS zu entwickeln, das aus einem intelligenten Werkzeugsystem und dessen Interaktionspartnern im Werkzeugkreislauf, wie der Bearbeitungsmaschine oder dem Werkzeugmessgerät besteht. Das intelligente Werkzeugsystem ist dabei die Kerninnovation des Projekts.

Vorgehensweise
Zentral für das Gelingen des Projekts ist die wirtschaftliche Gestaltung des intelligenten Werkzeugsystems, bestehend aus Werkzeughalter mit integrierter Sensorik, Logik- und Übertragungseinheiten sowie dem eigentlichen Werkzeug mit integriertem Speichermedium. Softwareseitig sind eine ereignisbasierte Informationsarchitektur sowie eine Schnittstelle in Form eines elektronischen Rechners zu entwickeln, um die Vernetzung des Werkzeugkreislaufs zu erzeugen. Hierbei wird gleichzeitig ein sogenanntes Track & Trace-System realisiert, das eine Selbstoptimierung auf Basis der erzeugten Tracing-Daten im Bereich Werkzeuglogistik, z.B. zur Lagerortbestimmung für kurze Transportwege und Werkzeugbeschaffung (Bestellstrategie), erlaubt. Zur Validierung des entwickelten Systems werden Demonstratoren hergestellt und in Pilotbereichen der Anwenderunternehmen getestet.

Ergebnisse und Anwenderpotenzial
Das intelligente Werkzeugsystem fungiert im Werkzeugkreislauf als Kommunikations- und Informationspartner für die Interaktionspartner, so dass Planer aufwandsarm und zuverlässig wissen, wo und in welchem Zustand sich die Werkzeugsysteme in der Fertigung befinden. Die geschlossenen Informationslücken im vernetzten Werkzeugkreislauf werden genutzt, um eine automatisierte Entscheidungsunterstützung zu realisieren, wie z. B. der Auswahl einer optimalen Bestellstrategie. Eine Übertragung des Systems auf andere verschleißende Werkzeuge, wie Spritzgusswerkzeuge, oder für die Bereitstellung anderer Betriebsmittel in Unternehmen, ist grundsätzlich möglich.

• E. Zoller GmbH & Co. KG Einstell- und Messgeräte
• EINS - Entwicklung Interaktiver Software GmbH
• Gühring KG
• Haimer GmbH
• Heidelberger Druckmaschinen Aktiengesellschaft
• Siemens Aktiengesellschaft
• Technische Universität Darmstadt