Integrierte Prozessplanung und -simulation mehrstufiger Schleifprozesse auf neuen, universellen Fertigungsmaschinen (PsinuF)

Problemstellung
In der Fahrzeugindustrie und im Maschinen- und Anlagenbau werden immer komplexere Werkstücke, wie beispielsweise Extruderschnecken für die Fertigung von Kunststoffteilen im Spritzguss, hergestellt. Solche Bauteile werden in mehreren Bearbeitungsschritten produziert, in denen unterschiedliche Strukturen des Werkstücks gefertigt werden. Dies geschieht auf mehreren unterschiedlichen Spezialanlagen nacheinander. Zwischen den Produktionsschritten müssen die Teile manuell oder vereinzelt teilautomatisiert umpositioniert werden, wodurch die Bearbeitungsgeschwindigkeit und die Produktivität der einzelnen Maschinen sinken. Universalschleifmaschinen könnten grundsätzlich zur Durchführung aller dieser Bearbeitungsschritte in einer Prozesskette verwendet werden. Die meisten Herstellverfahren sind jedoch nur schwer miteinander kombinierbar und werden daher jeweils einzeln nacheinander durchgeführt.

Ziel
Ziel des KMU-innovativ-Projekts PsiNuF ist die Entwicklung eines integrierten mechatronischen Maschinenkonzepts, das neue Möglichkeiten für die Bearbeitung von sehr komplexen und sehr großen Werkstücken eröffnet.

Vorgehensweise
Dazu werden zwei einzelne Bearbeitungstürme von Universalschleifmaschinen zu einer Anlage integriert, wobei diese integrierten Bearbeitungstürme erstmalig nicht nur vertikal, sondern auch horizontal beweglich sein sollen. So kann ein Werkstück auf der kompletten Länge in der neuen Anlage mit unterschiedlichen Verfahren bearbeitet werden. Die notwendige Steuerungstechnik für die mess- und regeltechnisch präzise Umsetzung dieser Prozesse muss neu entwickelt werden, um die Türme zu synchronisieren und den Prozessablauf umzusetzen. Parallel wird die notwendige Softwaretechnologie und Benutzeroberfläche für die Anlage erarbeitet. Dadurch wird die Planung von Fertigungsprozessen mit mehreren Bearbeitungsschritten nacheinander auf einer Maschine ermöglicht und die Überwachung dieser Prozesse erleichtert. Zukünftig können dann die für die einzelnen Bearbeitungsschritte notwendigen Planungswerkzeuge und zusätzlichen Eingabemasken entfallen. So wird die Benutzung der Komplettanlage für den Werker einfacher und Fertigungsprozesse können schneller und mit höherer Präzision durchgeführt werden.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Mit diesem neuen Anlagenkonzept sowie der zugehörigen Maschinensoftware wird es zukünftig möglich sein, komplexe Fertigungsprozesse effizient umzusetzen und dabei gleichzeitig die Mitarbeiter zu entlasten. So kann in vielen Branchen, wie beispielsweise im Bereich der Automobil-Zulieferer, die Produktivität und die Effizienz der Betriebe deutlich gesteigert werden. Zusätzlich können neue Märkte im Bereich Luft- und Raumfahrt oder der Öl- und Gas-Fördertechnik erschlossen werden: Hier bietet das neue Anlagenkonzept Möglichkeiten für eine flexiblere Produktion mit einheitlicher Produktionsinfrastruktur.