Mit extrem geringer Latenz soll ein neuer 5G-Standard Kollisionen an Werkzeugmaschinen verhindern, bevor sie stattfinden. Das testet jetzt das Fraunhofer IPT am RWTH Aachen.
Ein 5G-Sensor an der Werkzeugmaschine soll so schnell reagieren, dass Bauteile nicht mehr beschädigt werden, wenn ein Fehler vorliegt.
(Bild: Fraunhofer IPT / Paperplane Productions)
Eine weltweite Kooperation für die Standardisierung von Mobilfunktechnologien erarbeitet neue Standards für die sogenannte „Ultra Reliable and Low Latency Communication“ (URLLC) von zukünftigen 5G-Produkten – jetzt testen das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT und Mobilfunkausrüster Ericsson die neuen URLLC-Funktionen in realen Produktionsszenarien.
Die „Ultra Reliable and Low Latency Communication“ (URLLC)
Komplexe Produktionsprozesse in vernetzten Fertigungssystemen erfordern es, dass sämtliche Prozesse und verteilten Systeme ihre Daten extrem zuverlässig und mit nur geringen Verzögerungszeiten austauschen können. Für diese sogenannte „Ultra Reliable and Low Latency Communication“ erarbeitet das „3rd Generation Partnership Project“, eine weltweite Kooperation für die Standardisierung von Mobilfunktechnologien, einen neuen Standard für zukünftige 5G-Produkte.
Reagieren, bevor das Bauteil beschädigt ist
Das beispielhafte Anwendungsszenario ist die Kollisionskontrolle in einer Werkzeugmaschine. Beim Fräsen komplexer Bauteile ist es wichtig, Abweichungen in der Bewegung des Werkzeugs zu erkennen und binnen Millisekunden zu reagieren. Die Sensoren für die blitzschnelle Erkennung sind in der Maschine integriert – mit dem Mobilfunkstandard 5G können die Daten dann drahtlos und schnell übertragen werden, so die Idee. Die Werkzeugmaschine soll dann auf eine Kollision reagieren können, noch bevor das Bauteil beschädigt wird. So sollen sich teils immense Schäden vermeiden lassen, beispielsweise an der Maschinenspindel.
Ein modulares Testsystem von Ericsson mit den geforderten URLLC-Spezifikationen für diesen Anwendungsfall arbeitet im Millimeter-Wellenlängenbereich (mmWave). Dieser Spektralbereich erlaubt sehr hohe Datenraten und geringe Latenzen für besonders zeitkritische Anwendungen.
Was ist der Millimeter-Wellenlängenbereich?
Das neue 5G-Spektrum mit Frequenzen zwischen 24 und 28 Gigahertz kann bei der Bundesnetzagentur ab sofort beantragt werden. Während sich mehr als 80 Firmen stationäre 5G-Systeme des Frequenzbereichs von 3,7 bis 3,8 Gigahertz in Deutschland gesichert haben, ist der Millimeter-Wellenlängenbereich in der Produktion bisher neu und kaum erprobt.
5G mit neuen Anwendungsfeldern
Das Fraunhofer IPT testet dieses neue System. Da der Anwendungsfall an der Werkzeugmaschine extrem zeitkritisch ist, bietet sich dieser Testfall an, um die Potentiale des neuen Frequenzbereichs auf die Probe zu stellen.
So können wir Prozesse kontrollieren und steuern, die bisher aufgrund ihrer Komplexität technisch kaum zu beherrschen waren. 5G eröffnet völlig neue Anwendungsfelder.
Niels König, Koordinator des 5G-Industry Campus Europe
Erforscht wird das ganze am 5G-Industry-Campus Europe am Campus Melaten der RWTH Aachen , Europas größter 5G-Forschungsinfrakstruktur. Darüber hinaus werden in sieben Teilprojekten unterschiedliche Anwendungsszenarien untersucht: Von 5G-Sensorik für die Überwachung und Steuerung hochkomplexer Fertigungsprozesse über mobile Robotik und Logistik bis hin zu standortübergreifenden Produktionsketten.
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:quality(80)/images.vogel.de/vogelonline/bdb/1787300/1787381/original.jpg "Forschern des IPT ist es mihilfe eines 5G-Sensors gelungen, die Kollisionsgefahr bei Werkzeugmaschinen zu bannen.")
:quality(80)/images.vogel.de/vogelonline/bdb/1826400/1826404/original.jpg "Die Prüfstandsversuche am Fraunhofer-IPA basierten auf einer Einstechdrehoperation, wobei eine einzelne herausgetrennte Sägeblattschneide gegen ein rotierendes Werkstück im unterbrochenen Schnitt zugestellt wurde.")