Optimierung des Thermo-Managements beim Kunststoff-Spritzgiessen mit der AM S 290 Tooling, der additiven Fertigungsmaschine von GF Machining Solutions

30.05.2016

Stellen Sie sich eine Zukunft vor, in der selbst die komplexesten und anspruchsvollsten Branchen in den Genuss einer intelligenten, hoch leistungsfähigen, ressourceneffizien-ten und vollständig vorhersehbaren Fertigung kommen.

So sehen die Vision und das Endziel von Industrie 4.0 aus, einer Bewegung, die weltweit zunehmend im Kommen ist.

Industrie 4.0 ist unter vielfältigen Namen bekannt: die Fabrik der Zukunft, die Vierte Industri-elle Revolution, intelligente Fabriken, brillante Fabriken, oder - auf Schweizer Ebene – Industrie 2025. Ungeachtet des Namens vereint die Vision eine Konstellation aus Intelligenz und moderner Automatisierung sowie Datenaustausch und Fertigungstechnologien. Die wichtigsten Aspekte sind hierbei:

  • Anpassungsfähige cyberphysische Systeme, die durch nahtlose Integration von Berech-nungsalgorithmen und physischen Komponenten, einschliesslich Werk-zeugmaschinen, entwickelt wurden.
  • Das Internet der Dinge und Dienstleistungen, ein System, das ein beliebiges Gerät oder eine beliebige Maschine mit dem Internet und/oder mit anderen Geräten verbindet und Gegenstände zu „intelligenten“ Gegenständen macht und ihnen die Fähigkeit verleiht, enorme Datenmengen zu sammeln, zu analysieren und zu nutzen (Big Data-Analytik).
    Das Internet der Dinge und Dienstleistungen durchbricht herkömmliche Geschäftsmodelle und bietet die Möglichkeit für bahnbrechende neue Dienstleistungen.

Die Pioniere der Entwicklung von Industrie 4.0 für die Fertigung sind Forschungseinrichtungen wie die RWTH Aachen und das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie, aber auch der führende Anbieter von Fertigungslösungen und Forschungspartner GF Machining Solutions.

Lösungen, die den Herausforderungen der Branche gerecht werden

Beispiele dafür, wie Hersteller von Industrie 4.0 profitieren, sind in verschiedensten Branchen zu finden, erklärt Roberto Perez, Leiter von Industrie 4.0 bei GF Machining Solutions. „Unsere Strategie konzentriert sich auf industrielle Segmente, die alle vor der Herausforderung stehen, bei ihren Fertigungsverfahren dauerhaft höchste Produktivität, Qualität und Präzision zu bieten und gleichzeitig die Kosten zu optimieren und angesichts der heutigen Marktturbulenzen die Agilität und Flexibilität zu steigern.

Gleichzeitig müssen wir Lösungen für spezielle Anforderungen bieten, etwa den Bedarf der Luftfahrtbranche und der Medizinbranche an Oberflächenintegrität und Prozessrückverfolg-barkeit“, erklärt Perez.

„Unser Industrie 4.0-Ansatz beruht auf der Planung intelligenter Fertigungslösungen, die vollständig vorhersehbare Verfahren und eine Ausrichtung auf optimale Leistung im Hinblick auf die speziellen und ständig im Wandel begriffenen Anforderungen, denen komplexe Fertigungsunternehmen gegenüberstehen, ermöglichen sollen.

Digitalisierung macht es möglich

Der Schlüssel zur Umsetzung dieser Lösungen ist die Digitalisierung, die Umwandlung von Informationen in ein digitales Format, das von Computersystemen verstanden werden kann. Die Digitalisierung bildet den Grundstein der cyberphysischen Systeme. Die Maschinen von GF Machining Solutions weisen bereits gewisse Merkmale solcher Systeme auf, die in der physischen Welt wahrnehmen und agieren und in der Cyberwelt „denken“ können. Dieses „Denken“, das Planung, Analyse, Modellierung, Merk- und Kombinierfähigkeit und Optimie-rung in der Cyberwelt umfasst, kann anschliessend wieder in die physische Welt der Fertigung zurückgeführt werden. Beispiele hierfür sind Werkzeugmaschinen mit Intelligent Vision-Einheiten oder solche, die mit Messanlagen verbunden sind und so eine Darstellung und Fehlerkompensation während des Verfahrens  sowie die Herstellung selbstoptimierender Fertigungszellen, das letzte Stadium der Vision Industrie 4.0, ermöglichen. Allerdings erfolgt der Informationsfluss in solchen Systemen aufgrund der mangelnden Interoperabilität und
der Abhängigkeit vom Eingreifen des Menschen nicht reibungslos.

„Im Rahmen unseres Industrie 4.0-Ansatzes entwerfen wir eine nahtlose, vernetzte Fabrik,
in der cyberphysische Systeme miteinander, aber auch auf einer neuen Ebene - mit unseren Kunden und Mitarbeitern kommunizieren und zusammenarbeiten“, so Perez. Das Rückgrat einer solch komplexen Software- und Hardware-Integration wird ein Joint Venture mit CIMFORCE sein, einem Unternehmen, das zwischen den aktuell von den fortschrittlichsten Branchen unserer strategischen Segmente genutzten Softwareprodukten, die zwar ausgreift, aber sehr unterschiedlich sind, Brücken geschlagen hat.

„Dank dieser Partnerschaft entwickeln wir cyberphysische Systeme, die die wesentlichen Schritte einer ständigen Prozessverbesserung ermöglichen: Planung, Ausführung, Wahrneh-mung, Optimierung“, erklärt Perez. „Die ‚intelligente Fabrik‘, die auf verschiedenen Ebenen integriert ist - von der Fertigungshalle bis hin zu Logistik- und Human Ressource-Verwaltungs-systemen, die autonom miteinander interagieren, wird hoch intelligent sein: Jede Facette wird zur Optimierung der gesamten Fabrik beitragen.“

Perez erklärt, dass die Ingenieure von GF Machining Solutions immer eine aktive Rolle als Entscheidungsträger spielen werden, aber mit Industrie 4.0 werden sie durch neue Simu-lationen und sensorgestützte Überwachungstools unterstützt und können so die Verfahren
in Echtzeit verfolgen und rückverfolgbare Aufzeichnungen der wesentlichen Prozessfaktoren speichern.

„Dadurch sparen unsere Kunden Zeit, um sich Innovationen zu widmen, ihre Märkte zu expandieren und den wesentlichen Anforderungen für eine gewinnbringende Geschäfts-tätigkeit in einem vom Wettbewerb geprägten und instabilen Wirtschaftsumfeld gerecht zu werden.

„Die hochkarätige Interaktion virtueller Spiegel der Teilequalität, etwa unseres bestehenden eTrackings, mit dem Wissen unserer Experten, gibt den ersten Schritt in der Architektur eines vollständig intelligenten Umfelds vor“, so Perez. „In weiteren Schritten werden die Systeme durch die Erfahrung von GF Machining Solutions im Bereich der eingebetteten Systeme eine neu konfigurierbare Prozessfluss-Optimierung in Echtzeit bieten. Dienstleistungsseitig zielen die Systeme des Unternehmenszweigs auf Autonomie mit Fernverwaltung der Systemge-sundheit und Logistik ab und stärken so unsere Geschäftsbeziehung mit unseren Kunden.“

Nutzung von bestehendem Wissen

Dies alles mag als gigantischer Sprung seit der ersten Industriellen Revolution des 18. und
19. Jahrhunderts erscheinen, als die ländlichen Gesellschaften in Europa und Nordamerika industriell und urban wurden, und das ist es ja auch. Industrie 4.0 baut auf dieser bahnbrech-enden Phase sowie auf der zweiten Industriellen Revolution Ende des 19. und Anfang des
20. Jahrhunderts auf, einer Zeit, in der Fortschritte bei Fertigung und Produktionstechnologie eine umfassende Annahme bereits bestehender Technologiesysteme möglich machten, aber auch auf dem Übergang von mechanischer und elektronischer Technologie zur digitalen Tech-nologie im Rahmen der dritten Industriellen Revolution, die in den 1950er-Jahren begonnen hat.

In der Werkzeugmaschinen-Branche soll Industrie 4.0 auch dazu dienen, bestehende System-intelligenz auf angrenzende Systeme und von diesen aus auf komplexe Fertigungssysteme
zu erweitern, bei denen der Maschinenhersteller, die Lieferanten und der Eigentümer zum Zwecke der Fernwartung und von Prozessverbesserungen ständig vernetzt bleiben können. Ein Beispiel ist T.R.U.E. Precision (True Response to User Expectation) die erste intelligente Fertigungslösung von GF Machining Solutions und ein weiteres ist rConnect, die eingehendste Werkzeugmaschinen-Fernanalyse, auch von GF Machining Solutions entwickelt, erklärt Perez. Die Technologie zeigt, wie die Umwandlung der Fertigung in digitale Prozesse für Hersteller neue Möglichkeiten eröffnet, ihre Maschinen-betriebszeiten zu erhöhen und gleichzeitig einen Betrieb unter besten Bedingungen zu gewährleisten.

Die erste Phase von rConnect, Live Remote Assistance, ermöglicht eine vom Kunden geneh-migte Fernwartung und vernetzt den Kunden in Echtzeit mit dem lokalen Diagnosezentrum und den GF Machining Solutions-Betrieben. Dadurch ist die Ferninspektion der Werkzeug-maschine mit Diagnose durch einen Techniker oder den Kunden möglich. Wartungsmass-nahmen, die sich im Zuge dessen als erforderlich erweisen, werden vor Ort von einem Wartungsingenieur durchgeführt.

„In der nahen Zukunft wird rConnect die Brücke zu Technologien schlagen, die beispielsweise die Lebensdauer von Maschinenkomponenten und Verbrauchsmaterialien vorhersagen“, fasst Perez zusammen. „In Einklang mit Industrie 4.0 ist rConnect nur ein weiterer Schritt hin zur Eliminierung von Verfahrens-Stillstandszeiten, wodurch sich die Maschinenleistung verbessert und das Fertigungsverfahren sowie die Produktqualität absolut vorhersehbar werden.“

 

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