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Metav 2016

M2M – Die Zauberformel der Fabrik von morgen

| Autor / Redakteur: Nikolaus Fecht, Fachjournalist aus Gelsenkirchen / Lisa Hohmann

„Wir setzen auf eine Belebung durch die Quality Area und zeigen zusammen mit unseren Partnern Edgecam und Work NC unter dem Logo von Hexagon Manufacturing Intelligence Fertigungs- und Messlösungen direkt auf der Werkzeugmaschine,“ so Ulrich Löhr, Geschäftsführer der m&h Inprocess Messtechnik GmbH.
„Wir setzen auf eine Belebung durch die Quality Area und zeigen zusammen mit unseren Partnern Edgecam und Work NC unter dem Logo von Hexagon Manufacturing Intelligence Fertigungs- und Messlösungen direkt auf der Werkzeugmaschine,“ so Ulrich Löhr, Geschäftsführer der m&h Inprocess Messtechnik GmbH. (Bild: m&h Inprocess Messtechnik GmbH)

Machine to machine, kurz M2M, heißt die Zauberformel der Fabrik von morgen. Nur wenn Maschinen mit Maschinen problemlos kommunizieren können, wird die Vision Industrie 4.0 wahr. Doch das funktioniert nur mit Inline Metrology, in den Fertigungsprozess integrierter Messtechnik.

Den aktuellen Stand der Technik präsentieren Experten aus Wissenschaft und Industrie vom 23. bis 27. Februar auf der Metav in Düsseldorf.

Es geht unter anderem um die Maßeinheiten bar, Hz, µm, kW, m/min, kN, rad oder rpm. Das ist nur ein kleiner Auszug aus dem Katalog an Messgrößen, die den aktuellen Prozesszustand einer Produktion beschreiben. Nur wenn diese Daten jederzeit in Echtzeit aktuell zur Verfügung stehen, lässt sich eine prozessstabile Fertigung verwirklichen. Im Mittelpunkt steht die Aufgabe, die derzeit noch lückenhaften Regelkreise zu schließen. Ein wichtiges technisches Mittel zum Zweck ist die Inline Metrology, die in den Fertigungsprozess integrierte Messtechnik. „Die Fertigungsmesstechnik liefert die Grundlagen, um die reale Fabrikwelt abzubilden“, erklärt Walter Kimmelmann, Leiter der Abteilung Modellbasierte Systeme am Lehrstuhl für Fertigungsmesstechnik und Qualitätsmanagement des Werkzeugmaschinenlabors an der RWTH Aachen. „Mit den dabei erfassten und ausgewerteten Daten lassen sich in einer Modellwelt die idealen Betriebspunkte ermitteln und optimieren, die anschließend als Stellgrößen zum Regeln der realen Produktionswelt dienen“, so der Experte.

Die goldene Regel der Messtechnik

Für diese Aufgabenstellung bedarf es einer sehr robusten und unempfindlichen Sensorik, die selbst unter den teilweise sehr harschen Umwelteinflüssen in einer Werkzeugmaschine stets zuverlässig rund um die Uhr funktioniert. „Dabei greift die goldene Regel der Messtechnik“, betont der Abteilungsleiter. „Sie muss um den Faktor 10 besser sein als die zu erwartende Toleranz.“ Der Produktioner könne nämlich nur dann vernünftig in den Prozess eingreifen, wenn er gesicherte und verlässliche Messdaten erhält.

Doch wie lässt sich eine reinrassige Werkzeugmaschine in ein valide messendes System verwandeln? „Für den Mess-Einsatz einer klassischen Dreiachs- oder Fünfachs-Anlage spricht, dass sie die gleiche Kinematik wie eine Koordinatenmessmaschine hat“, gibt WZL-Gruppenleiter Martin Peterek zu bedenken. „Daher lassen sich ähnliche Vorgehensweisen und Richtlinien nutzen. Ziel ist die Bestimmung einer Messunsicherheit für den Messprozess, denn nur durch die Angabe einer Messunsicherheit, liefern die Messergebnisse eine verwertbare Aussage.“ Allerdings muss man sich darüber bewusst sein, dass die Werkzeugmaschine und insbesondere das Arbeitsumfeld einige für das Messen nachteilige Eigenschaften besitze: Gefragt sind u.a. genaue Kenntnisse über die geometrischen Fehler und Verhaltensweisen beim Bearbeiten und Messen, um so die Störgrößen mit entsprechender Messtechnik und Software zu kompensieren. Peterek: „Wer eine Erweiterung zur Messmaschine plant, sollte uns daher zu einem sehr frühen Zeitpunkt hinzuziehen. Nur so lässt sich auch eine Maschine realisieren, die mit deutlich geringerer Messunsicherheit rückgeführt misst. Die notwendigen Schritte von der Auslegung der Messstrategie bis hin zur Bestimmung der Messunsicherheit werden dabei von einer selbstentwickelten Software begleitet. Der Anwender ist danach in der Lage, andere Maschinen ebenfalls zum Messen zu befähigen. Die Aufnahme, Aufbereitung und Weiterleitung der Daten entscheidet danach maßgeblich über den Erfolg der prozessintegrierten Messprozesse. Nur wenn die Messdaten und damit die Informationen über das Produkt und den Prozess zur Verfügung stehen, lassen sie sich für eine Prozesssteuerung nutzen.

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