Intelligente Werkzeugmaschine (itsowl-iWZM)

Problemstellung
Die steigende Nachfrage nach individualisierten Produkten stellt produzierende Unternehmen vor große Herausforderungen. Maschinen und Anlagen, wie beispielsweise Werkzeugmaschinen, müssen flexibel fertigen und Ressourcen effizient einsetzen. Gleichzeitig gilt es, die Qualität des Produkts und eine einfache Bedienung zu sichern. Bisher müssen Werkzeugmaschinen überwiegend manuell eingerichtet werden, wenn die Umstellung auf die Fertigung eines anderen Produkts erfolgt. Darüber hinaus können Fehler, wie z. B. eine Abweichung in der Produktqualität, im Produktionsprozess nicht erkannt und behoben werden. Dadurch entstehen Ausfallzeiten der Maschinen und Ausschuss in der Produktion. Neue Entwicklungen in der Informationstechnik, wie auch optische Erkennungssysteme und Messtechniken, bieten die Möglichkeit, die Automatisierung von Werkzeugmaschinen zu erhöhen.

Projektziele
Ziel des Projekts itsOWL-iWZM ist die Entwicklung einer intelligenten Werkzeugmaschine, die eigenständig die Einrichtung der Maschine für unterschiedliche Bearbeitungsprozesse vornimmt und die Qualität des fertigen Werkstücks überprüft.

Vorgehensweise
Dazu werden in einem ersten Schritt die Anforderungen an die Automatisierung der unterschiedlichen Bearbeitungsprozesse ermittelt. Auf dieser Grundlage werden geeignete optische Erkennungssysteme entwickelt, wie beispielsweise eine Bildverarbeitung durch eine 3D Kamera. Durch eine neuartige Messtechnik und mathematische Algorithmen werden das zu bearbeitende Werkstück und der Arbeitsraum analysiert und eine automatische Einrichtung der Maschine für den jeweiligen Bearbeitungsprozess vorgenommen. Die Qualität des fertigen Produkts wird dadurch überprüft, dass ein automatischer Abgleich mit den Soll-Daten aus dem CAD-System erfolgt. Im Projekt wird auf Ergebnisse der Querschnittsprojekte „Selbstoptimierung“, „Mensch-Maschine-Interaktion“, „Intelligente Vernetzung“, „Energieeffizienz“ und „Systems Engineering“ zurückgegriffen. Anhand eines Demonstrators werden die Verfahren erprobt und anschließend in die Werkzeugmaschine integriert.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Durch das Projekt itsOWL-iWZM kann zukünftig eine Flexibilitätssteigerung von Werkzeugmaschinen erreicht werden, ohne dass die Zuverlässigkeit des Bearbeitungsprozesses und die Qualität des Produkts beeinträchtigt wird. Durch die automatische Einrichtung werden Effizienzsteigerungen in Höhe von 20 v. H. erwartet. Manuelle Nachjustierungen und Neueinstellungen der Maschine entfallen, so dass die Bedienung vereinfacht wird. Die entwickelten Verfahren können auch in weiteren Produktionsmaschinen eingesetzt werden, wie beispielsweise in Stanz- und Biegemaschinen.

• Blum-Novotest GmbH
• Carl Zeiss Optotechnik GmbH
• DMG MORI Bielefeld GmbH
• Universität Bielefeld