Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Lebenszyklusakte für mehr Produktivität in der Industrie 4.0: Jeder Bohrer zählt

01.06.2017

Nach dem Motto »Gleiche Arbeitszeit für alle« werden Werkzeuge wie Bohrer, Fräsen oder Hobel nach einer festgelegten Zeit ausgetauscht oder nachgeschliffen – ob es nötig ist oder nicht. Das erhöht nicht nur den Wartungsaufwand, sondern ist auch kostenintensiv. Im Rahmen des Projekts »Cute Machining« gehen Forscher vom Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMS in Duisburg diese Herausforderung mithilfe einer individuellen »Lebenszyklusakte« für Werkzeuge und einer neuen Übertragungstechnik mittels RFID-Tag an. Ziel ist es, Produktivität, Qualität, Durchlaufzeit und Bestand herstellender Betriebe im Industrie-4.0-Zeitalter zu optimieren.

Zahlreiche Arbeitsschritte in herstellenden Betrieben beinhalten spanabhebende Tätigkeiten: Sei es beim Bohren, Fräsen, Drehen oder Hobeln. Dabei wird jedoch nicht nur am Werkstück Material entfernt, auch das Werkzeug verschleißt nach und nach. Wann der Zeitpunkt für den Austausch oder das Nachschleifen gekommen ist, wird durch die Standzeit festgelegt.


Bohrspindel im industriellen Fertigungsprozess: Mithilfe „intelligenter“ Werkzeuge für „Industrie 4.0“ lassen sich Prozesse autonom optimieren.

© Fraunhofer IMS

Diese ist aufgrund der unterschiedlichen Einflüsse, denen ein Werkzeug bei seiner Arbeit ausgesetzt ist, allerdings nur schwer exakt zu bestimmen. Zwar lassen sich Werkzeugcharakteristika berechnen, die Maschineneinstellung nimmt jedoch meist ein Mitarbeiter vor und verursacht damit eine bisher nicht zurück verfolgbare Beeinflussung.

Hinsichtlich der Standzeit hat das eine Schwankungsbreite von ca. 25 Prozent zur Folge. Um Stillstände und Werkstückschäden zu vermeiden, werden Werkzeuge daher häufig zu früh gewechselt. Dies kann sich in Mehrkosten von bis zu 50 Prozent niederschlagen.

RFID-Tag ermöglicht unterbrechungsfreien Betrieb

Der Schlüssel zum Erfolg – und mehr Produktivität bei der Nutzung von Werkzeugen – ist die Bestimmung der maximal möglichen Standzeit jedes einzelnen Werkzeugs. Hierfür müssen jedoch zahlreiche individuelle Faktoren berücksichtigt werden, wie zum Beispiel die jeweilige Schneidtätigkeit, Einstellungen durch Mitarbeiter oder das Material der Werkstücke.

Die Lösung: Eine individuelle Lebenszyklusakte, in der jedes Ereignis im Leben eines Werkzeugs festgehalten wird. Basierend auf diesen Daten entsteht dann in einem speziellen Management-Tool ein digitaler Werkzeugzwilling, über den präzise ermittelt werden kann, wann ein Werkzeug ausgetauscht oder erneuert werden muss.

Wie aber kommen die Daten vom Werkzeug in das Management-Tool? Manuelles Auslesen scheidet aus. Nicht nur, weil hierfür der Betrieb unterbrochen werden muss, sondern auch, weil sich die Werkzeuge oft an unzugänglichen Orten befinden und herkömmliche Übertragungsmethoden durch das meist metallische Umfeld gestört werden.

Forscher vom Fraunhofer IMS haben diese Herausforderung mit einer neu entwickelten RFID-Technologie gelöst. Die neuen Transponder arbeiten auf einem Frequenzbereich von 5,8 GHz und können auch in der schwierigen metallischen Umgebung von Produktionsstätten aus bis zu einem Meter Entfernung ausgelesen werden. Erst dadurch wird eine effektive Kommunikation zwischen Werkzeug und Datenbank möglich. Da der RFID-Transponder eine Fläche von weniger als 5 mm2 einnimmt, kann er leicht in die Oberfläche von Werkzeugen eingebaut werden.

Neue Anwendungen für die Industrie 4.0

Herstellende Unternehmen auf dem Weg zur Industrie 4.0 profitieren von der Technik nicht nur, weil ihre Werkzeuge optimal ausgelastet werden. »Ein großer Aspekt der Industrie 4.0 ist das Erfassen von Daten, um einen möglichst transparenten Produktionsprozess zu erreichen. Die neue Lösung weist genau in diese Richtung«, weiß Dr. Gerd vom Bögel, Leiter des Geschäftsfelds »Wireless & Transponder Systems« beim Fraunhofer IMS.

»Zwar geht es im ersten Schritt um die Identifikation des Werkzeugs, im weiteren Projektverlauf könnten die Sensoren aber auch dazu dienen, nicht nur werkzeugbezogene Daten zu liefern, sondern auch Informationen über die Umgebung des Werkzeugs zu erfassen. Dadurch wird es möglich, den Prozess in Echtzeit zu überwachen, ihn transparenter zu gestalten und weiter zu optimieren.«

Aber auch in anderen Bereichen der Industrie 4.0 ist der Einsatz dieser Technologie denkbar. So könnten beispielsweise alle »Assets« der untersten physikalischen Ebene wie Werkzeuge, Werkstücke, Maschinen oder Fahrzeuge mit den RFID-Tags ausgestattet werden, um eine noch breitere Informationsbasis zu schaffen. Diese kann dann dazu genutzt werden, weitere Optimierungspotentiale zu identifizieren.

Das Projektkonsortium setzt sich neben dem Fraunhofer IMS aus den Technologieunternehmen CIMSOURCE GmbH und PROMETEC Gesellschaft für Produktions- Mess- und Automatisierungstechnik mbH, der ID4US GmbH, dem Heinz Nixdorf Institut der Universität Paderborn sowie dem Anwendungspartner Sandvik Coromant Deutschland zusammen. »Cute Machining« wird im Rahmen des Programms »EFRE-NRW« durch die Landesregierung NRW und die EU gefördert.

Weitere Informationen:

https://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2017/juni/jeder-bohrer-z...

Raphaela-Verena Sagante | Fraunhofer Forschung Kompakt

Weitere Berichte zu: Bohrer Fraunhofer-Institut IMS Management-Tool Transponder Werkstück

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Ein stabiles magnetisches Bit aus drei Atomen
21.09.2017 | Sonderforschungsbereich 668

nachricht Drohnen sehen auch im Dunkeln
20.09.2017 | Universität Zürich

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zum Biomining ab Sonntag in Freiberg

22.09.2017 | Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

DFG bewilligt drei neue Forschergruppen und eine neue Klinische Forschergruppe

22.09.2017 | Förderungen Preise

Lebendiges Gewebe aus dem Drucker

22.09.2017 | Biowissenschaften Chemie