Industrie 4.0 Umformtechnik ist bereits bei Industrie 4.0 angekommen

Autor Stéphane Itasse

Industrie 4.0 lässt sich auch in der Umformtechnik nicht aufhalten. Und auch wenn in vielen Bereichen noch geforscht wird – die Branche ist bei dem Thema schon weiter und hat mehr Grundlagen geschaffen, als man auf den ersten Blick vermuten könnte.

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Umformtechnik und Informationstechnik sind heute schon eng verknüpft, der Weg zu Industrie 4.0 nicht mehr aufzuhalten.
Umformtechnik und Informationstechnik sind heute schon eng verknüpft, der Weg zu Industrie 4.0 nicht mehr aufzuhalten.
(Bild: Itasse)

„Ohne es zu wissen, stecken wir bereits seit vielen Jahren in Industrie 4.0“, sagte beispielsweise Apostolos Papaioannou, Advanced Technology Manager beim japanischen Pressenhersteller Aida, auf dem Umformtechnischen Kolloquium Darmstadt (UKD) 2015. Was überraschend klingt, hat eine einleuchtende Erklärung: In den modernen Servopressen werden bereits viele Daten gesammelt und ausgewertet, sei es zum Hub, zur Stößelposition oder zu vielem mehr. „Das gesamte Paket Servopresse ist schon mittendrin in Industrie 4.0“, erläuterte Papaioannou weiter.

Energierückgewinnung und Umformsimulation bieten Basis für Industrie 4.0

Was sich mit solchen Daten alles erreichen lässt, zeigte der Aida-Manager am Beispiel eines Ziehkissens, in das der Pressenhersteller ebenfalls Servotechnik integiert hat. Damit ließen sich in der Umformpresse 70 % der Energie zurückgewinnen. „Das geschieht auch auf Basis von Daten, um den Prozess zu optimieren und das Ziehkissen nachzustellen“, sagte Papaioannou. Ein weiteres Beispiel sei die Simulation von Umformvorgängen statt eines aufwändigen Tryouts. Auch das basiere alles auf Daten aus den Maschinen.

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Doch je nachdem, wie man den Begriff Industrie 4.0 definiert, kann man zu einer anderen Einschätzung der Situation kommen. Für Prof. Peter Groche, Leiter des Instituts für Produktionstechnik und Umformmaschinen (PtU) an der TU Darmstadt, bedeutet Industrie 4.0 eine digitale Durchgängigkeit des gesamten Produktlebenslaufs, die Verschmelzung der digitalen und der realen Welt über die Wertschöpfungskette eines Produktes sowie eine vertikale und horizontale Integration über Firmengrenzen hinweg. „Durchgängige cyber-physische Systeme sind der Schlüssel dafür“, sagte Groche.

Daten für Industrie 4.0 in der Umformtechnik teilweise schwer zu gewinnen

Er schlägt dafür einen digitalen Produktpass vor, in dem alle Daten abgelegt sind: vom Halbzeug über vorgelagerte Prozesse, Umformvorgang, nachgelagerte Prozesse bis zum Produkt. Enthalten sind Ereignisse wie Werkzeugwechsel oder Coilwechsel, Produkteigenschaften und Prozesseigenschaften. „Wenn wir solche Informationen haben, können wir schneller lernen, Prozesse zu verstehen, und sie schneller optimieren“, beschreibt er einen der Vorteile. Allerdings seien die benötigten Informationen in der Umformtechnik nicht einfach zu gewinnen, da die Daten nicht stabil seien, wenn sich die Temperatur im Prozess verändert. Außerdem werde sehr viel Sensorik benötigt und die Kosten dafür seien bei den vielen Werkzeugen im Betrieb oft zu hoch. Schließlich müssten die hohen Abtastraten der Sensoren mit einer entsprechend leistungsfähigen IT verarbeitet werden, was für die Umformer einen hohen Investitionsbedarf bedeute.

Industrie 4.0 eröffnet neue Chancen für die Umformer

Doch das dürfte den Trend zu Industrie 4.0 nicht aufhalten. „In etlichen Unternehmen fangen die Gedanken um Industrie 4.0 an zu reifen“, sagte der PtU-Leiter: „Industrie 4.0 ermöglicht einen Wandel von etablierten Geschäftsmodellen und die Entstehung neuer Wertangebote, cyber-physische Systeme in integrativen Bauweisen eröffnen neue Chancen für Umformbetriebe“, machte Groche den Umformern Mut.

Welche Industrie-4.0-Ansätze es schon in der Praxis gibt, erläuterte Andreas Notis, Vertriebsleiter der Otto Bihler Maschinenfabrik. Ein Beispiel sei das von Bihler entwickelte Kinematikmodul: Damit könnten anhand von Produktspezifikationen aus dem 3D-CAD-System Bewegungsabläufe in der Maschine definiert simuliert und diese bereits in der Produktdefinition optimiert werden. Die sich daraus ergebenden Fahrprofile werden auf die Maschine übertragen – damit kann sie den Bediener bei verschiedenen Arbeitsschritten wie der Demontage des Werkzeugs oder dem Verstellen der Achse unterstützen. Die Feineinstellung der Maschine lässt sich laut Notis damit deutlich schneller erledigen, die Produktion kann ebenfalls schneller starten. „Das hat nur dann einen Sinn, wenn ich auf dem CAD-System und in der Steuerung die gleichen Daten habe“, erläuterte der Bihler-Vertriebsleiter weiter. Deshalb übermittelt die Steuerung die Korrekturdaten zurück an das CAD.

Selbstkorrigierendes Stanzbiegewerkzeug ist bereits Realität

Ein anderes Beispiel von Notis ist ein selbstkorrigierendes Stanzbiegewerkzeug, das Bihler zusammen mit Weidmüller realisiert hat. Das Werkzeug biegt Bauteile für eine Reihenklemme. Eine Hochgeschwindigkeitskamera erfasst dabei Formabweichungen während der Produktion. Das Messsystem gibt die erfassten Kennwerte in Echtzeit an die Steuerungsplattform Variocontrol VC 1 von Bihler. Hier sorge Software dafür, dass sich das Werkzeug selbst nachjustiere. „Damit entstehen nahezu 100 % Gutteile. Wir sind so weit, dass die automatische Selbstkorrektur keine Qualitätsprüfung mehr benötigt und dass für die Korrekturen die Maschine nicht mehr angehalten werden muss“, berichtete Notis.

Auch der italienische Hersteller Salvagnini setzt auf Industrie 4.0. „Die digitale und flexible Fabrik, der Kern von Industrie 4.0, ist durch einen kontinuierlichen Kommunikationsfluss zwischen den Arbeitsstationen gekennzeichnet“, erläutert Tommaso Bonuzzi, Marketing Director von Salvagnini Italia, auf Anfrage von MM MaschinenMarkt und nennt als Beispiel das neue P2lean-Biegezentrum mit MAC-2.0-Technologie. „Die kann mithilfe eines Sensorsystems die exakten Werte der Blechstärke und der Zugfestigkeit während des Zyklus erfassen und die Biegebewegungen korrigieren“, sagt Bonuzzi.

Felss Holding sieht Industrie 4.0 eher als Evolution denn als Revolution

Auch die Felss Holding geht mit dem Trend. „Industrie 4.0 ist bei uns eher eine Evolution, die sich durch die Beziehung mit unseren Kunden stetig entwickelt“, erläuterte Dr. Michael Marré, Leiter Entwicklung und Innovation beim Maschinenbauer, auf dem UKD. Seiner Ansicht nach ist es wichtig, dass bei Industrie 4.0 die komplexen Systeme, die Arbeitsorganisation und die Gestaltung so beherrscht werden, dass nicht nur Spezialisten die Maschinen bedienen können. Deshalb hat Felss für seine Biegemaschinen einen Programmassistenten entwickelt, der auch mit den vor- und nachgelagerten Prozessen vernetzt ist. Dieser kann aus CAD-Daten und einer Simulation des Biegeablaufs einen NC-Programmcode generieren – für bis zu zehn Roboter mit je sieben Achsen. Auch könne der Programmassistent Daten speichern und Korrekturen aus Messdaten übernehmen. Ein weiteres Beispiel stellte Marré aus der Autofrettage vor: Hier ermöglicht es Felss, dass der Bediener ein Teil mit Data-Matrix-Code in die Maschine einlegt. Der Code übermittelt Informationen, ob bearbeitet werden kann und wie bearbeitet werden soll. Nach dem Prozess wird das Teil als fertig gemeldet und die Daten werden gespeichert.

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