Daten rund ums Werkzeug sorgen für transparente Fertigung

Frank­furt am Main, den 25. Feb­ru­ar 2020- Präzi­sion­swerkzeuge haben in der dig­i­tal­en Pro­duk­tion eine Schlüs­sel­funk­tion. Die pass­ge­naue Ein­bindung in die Pro­duk­tion­s­abläufe und die gezielte Ver­ar­beitung der Werkzeug­dat­en sind die Basis für zukun­fts­fähige Indus­trie 4.0‑Lösungen.

METAV 2020 zeigt den prak­tis­chen Nutzen von Dig­i­tal­isierung und Automa­tisierung in der Werkzeugbereitstellung.

Die Dig­i­tal­isierung der Pro­duk­tion­sprozesse spielt für jedes Unternehmen, das erfol­gre­ich am Markt agieren möchte, eine wichtige Rolle. Da das Werkzeug mit seinen spez­i­fis­chen Dat­en in der zerspanen­den Bear­beitung ein wesentlich­er Bestandteil der Prozess­kette ist, muss es sich ins dig­i­tale Pro­duk­tion­sum­feld ein­passen. „Dazu gehört, dass alle dig­i­tal­en Möglichkeit­en kon­se­quent imple­men­tiert wer­den – vom Werkzeug an sich über die Werkzeu­gauf­nahme inklu­sive Span­nvor­gang und Wucht­en bis hin zur Werkzeugvor­e­in­stel­lung und zum Ein­satz auf der Mas­chine“, fasst Andreas Haimer, Geschäfts­führer der Haimer GmbH, Igen­hausen, das Spek­trum zusammen.

Ein wichtiger Ansatz sei in diesem Zusam­men­hang das dig­i­tale Ser­viceange­bot der Werkzeugher­steller für ihre Kun­den, zum Beispiel, dass sämtliche Werkzeug­dat­en online abruf­bar sind. Entschei­dend ist laut Haimer außer­dem eine Tool­man­age­mentlö­sung, die einen dig­i­tal­en Work­flow der Werkzeug­dat­en ermöglicht. Das heißt: Die Soft­ware muss in der Lage sein, das kom­plette Werkzeugum­feld – Schrumpfen, Wucht­en, Vor­e­in­stellen – in den dig­i­tal­en Prozess einzu­binden und automa­tisier­bar zu machen.

Aus­tausch der Werkzeug­dat­en über Stan­dort­gren­zen hinweg

Fest ste­ht: Durch die Dig­i­tal­isierung ändert sich der gesamte Pro­duk­tion­s­ablauf. Mith­il­fe hin­ter­legter Werkzeug­dat­en lässt sich vor­ab der gesamte Fer­ti­gung­sprozess simulieren und opti­mieren. Auch Lager­sys­teme sind oft angeschlossen und der Verbleib jedes einzel­nen Werkzeugs kann nachvol­l­zo­gen wer­den. „Unterm Strich sparen die Unternehmen durch die Dig­i­tal­isierung in der Pro­duk­tion Zeit, Geld und Ressourcen“, sagt Bernd Schwen­nig, tech­nis­che Leitung Ver­trieb bei der E. Zoller GmbH & Co. KG, Plei­delsheim, einem Mit­glied des GTDE-Vere­ins (Graph­i­cal Tool Data Exchange – Stan­dard Open Base), der sich unter dem Dach des VDMA Präzi­sion­swerkzeuge des The­mas Werkzeug­date­naus­tausch angenom­men hat.

Grund­lage für jeden Automa­tisierung­sprozess sind immer die Werkzeug­dat­en, die inzwis­chen viel mehr als nur die Geome­triedat­en bein­hal­ten. Neben maschi­nen­spez­i­fis­chen Dat­en gehören zum Beispiel auch die ver­füg­bare Rest­standzeit oder der Lagerort beziehungsweise der Mag­a­z­in­platz auf der Mas­chine dazu. „Diese Dat­en sind natür­lich, sofern das in den Unternehmen gewün­scht ist, weltweit ver­füg­bar“, so Schwen­nig weit­er. Es sei zudem davon auszuge­hen, dass die Dat­en inner­halb eines Unternehmens immer mehr über Stan­dort­gren­zen hin­weg aus­ge­tauscht wer­den. „Dass eine Bestel­lung bei einem Werkzeugliefer­an­ten aus­gelöst wird, wenn ein Min­dest­be­stand in einem Fer­ti­gungs­be­trieb unter­schrit­ten ist, ist dabei sicher­lich nur ein klein­er Aspekt, der aber bere­its heute Anwen­dung find­et. Ins­ge­samt wird der gesamte Aus­tausch viel offen­er. Das bringt natür­lich wieder ganz andere Her­aus­forderun­gen mit sich“, fügt er abschließend hinzu.

Logis­tik zur Werkzeugver­sorgung der Mas­chine wird optimiert

„Auch in der dig­i­tal­en Pro­duk­tion wird der eigentliche Zerspanung­sprozess hin­sichtlich Bauteilqual­ität und Wirtschaftlichkeit immer noch maßge­blich durch das Werkzeug bee­in­flusst. Das Werkzeug bleibt somit ein entschei­den­der Erfol­gs­fak­tor in der zerspanen­den Fer­ti­gung”, ergänzt Dr. Stef­fen Lang, Leit­er Geschäfts­bere­ich Dien­stleis­tung bei der Gühring KG, Alb­stadt.

Die dig­i­tale Inte­gra­tion der Zerspanungs­maschi­nen ermöglicht es, die Leis­tungs­fähigkeit und den aktuellen Zus­tand des in der Mas­chine einge­set­zten Werkzeuges sehr viel genauer als bish­er zu erfassen. Mit der sich hier­aus ergeben­den Trans­parenz kann die gesamte Logis­tik zur Werkzeugver­sorgung der Mas­chine opti­miert wer­den. Lang fasst den Umfang ein­er automa­tisierten Werkzeug­bere­it­stel­lung zusam­men: „Das fängt mit der Vor­e­in­stel­lung der an den Maschi­nen tat­säch­lich benötigten Werkzeuge an, die in der opti­malen Rei­hen­folge mon­tiert und eingestellt wer­den. Weit­er geht es mit der Ver­brauch­süberwachung des Lagerbe­standes sowie der Erfas­sung von Stan­dleis­tungsän­derun­gen und deren direk­ter Berück­sich­ti­gung bei der weit­eren Werkzeugdis­po­si­tion. Und let­z­tendlich erfol­gt die Weit­er­leitung der Ver­brauchs- und Leis­tungs­dat­en an die Liefer­an­ten, um die Werkzeu­gleis­tung und ‑ver­sorgung zu optimieren.”

In diesem Zusam­men­hang bietet Gühring eine Maschi­ne­nan­bindung an, mit der der Maschi­nen­sta­tus und tech­nol­o­gis­che Prozess­pa­ra­me­ter wie Spin­delleis­tung und ‑drehmo­ment sowie Kräfte der Vorschubach­sen erfasst wer­den. Zudem kön­nen die Maschi­nen­dat­en direkt in der Pro­duk­tion erfasst und auf dieser Basis der Zerspanung­sprozess unmit­tel­bar opti­miert werden.

Lösun­gen für die Dig­i­tal­isierung im Werkzeugumfeld

Um die Dig­i­tal­isierung weit­er voranzutreiben, hat das Unternehmen für seine Pro­duk­te zudem eine eigene Tool­man­age­ment-Soft­ware entwick­elt, die den Aus­tausch von Soll- und Ist-Werten sowie ander­er Werkzeug­dat­en zwis­chen den einzel­nen Sta­tio­nen im Werkzeu­graum und dem Unternehmen­snet­zw­erk durch­führt und organ­isiert. Die Haimer-Geräte aus der Indus­trie 4.0‑Serie sind zudem durch mod­erne dig­i­tale Fea­tures und Schnittstellen automatisierbar.

Für Zoller ste­ht das ganzheitliche Werkzeug­daten­han­dling im Fokus. Die Ein­stell- und Mess­geräte des Unternehmens ermit­teln die notwendi­gen Werkzeugge­ome­triedat­en und bere­it­en sie so auf, dass die Werkzeug­mas­chine sie ein­le­sen kann. „Schon bei diesem Schritt der Datenüber­tra­gung bieten wir unter­schiedlich­ste Lösun­gen für jede Betrieb­s­größe. Die Dat­en kön­nen sowohl manuell eingegeben als auch per Net­zw­erk oder RFID-Chip über­tra­gen wer­den“, berichtet Bernd Schwen­nig. Das Tool­man­age­ment bein­hal­tet neben der Organ­i­sa­tion der Werkzeuglagerung auch Auswertemöglichkeit­en, beispiel­sweise zu Standzeit oder Kosten für den Werkzeugein­satz, herun­terge­brochen auf einen speziellen Auf­trag oder sog­ar ein spezielles Bauteil. „Unser Ziel ist es stets, höch­ste Trans­parenz im gesamten Werkzeug­we­sen zu gener­ieren und so die Pro­duk­tion­s­abläufe zu opti­mieren und schneller sowie wirtschaftlich­er zu gestal­ten“, sagt Schwennig.

Anwen­der müssen Funk­tion­al­itäten ken­nen und nutzen

Doch auch der Anwen­der muss sich mit dem The­ma Dig­i­tal­isierung auseinan­der­set­zen. Ger­ade bei Neuin­vesti­tio­nen soll­ten Unternehmen darauf acht­en, dass jedes Ele­ment im Werkzeugum­feld Indus­trie 4.0‑fähig ist und sich in den dig­i­tal­en Work­flow eingliedern lässt. „Ein Werkzeug sollte sich beispiel­sweise mit RFID-Datenchips oder über QR- beziehungsweise Data Matrix-Codes ein­deutig iden­ti­fizieren lassen und über diese Erken­nung weit­ere Werkzeug­dat­en wie Artikel­num­mer oder 3D-Mod­elle liefern“, benen­nt Andreas Haimer konkrete Eck­dat­en.  Schwen­ning ergänzt: „Das Wichtig­ste für einen opti­malen Werkzeugein­satz sind gut gepflegte Werkzeug­dat­en. Ohne Werkzeug­dat­en ist der gesamte Ablauf nicht denkbar: wed­er die dig­i­tal unter­stützte Lager­hal­tung noch das Abrufen von Messpro­gram­men und das Ein­le­sen der Werkzeug­dat­en in die Mas­chine.“, Natür­lich sei dieser erste Schritt lästige Fleißar­beit, die aber die notwendi­ge Grund­lage biete, um auch in Zukun­ft beste­hen zu können.

Die Online-Überwachung der den Zerspanung­sprozess bes­tim­menden Maschi­nen­pa­ra­me­ter wie Drehmo­ment und Leis­tungsauf­nahme der Spin­del, Vorschubkräfte der Achsen etc. ermöglicht es, den Ein­satz des Werkzeuges zu opti­mieren oder die Ausle­gung des Werkzeuges bess­er an die Bear­beitungsauf­gabe anzu­passen. „Bei­des bringt dem Anwen­der die Möglichkeit, seine Pro­duk­tiv­ität geziel­ter zu steigern. Für ihn ist es wichtig, diese Vorteile der Maschi­ne­nan­bindung zu ken­nen und zu nutzen, um seine Wet­tbe­werb­s­fähigkeit zu steigern”, unter­stre­icht Dr. Stef­fen Lang.

Aussteller präsen­tieren zukun­ft­sori­en­tierte dig­i­tal­isierte Lösungen

Auf der METAV wer­den die Aussteller mit Blick auf das Werkzeug denn auch ver­schiedene Lösun­gen in der dig­i­tal­en Pro­duk­tion präsen­tieren. So wird Haimer die Konzepte in Hin­blick auf die Dig­i­tal­isierung der Werkzeugvor­e­in­stel­lung, der Ver­net­zung und Ver­ket­tung der Sys­teme zeigen. Zudem wird das Unternehmen viele neue Werkzeuge und Auf­nah­men vorstellen sowie als Sys­te­man­bi­eter rund um die Werkzeug­mas­chine mit neuesten Schrumpf‑, Auswucht- und Vor­e­in­stell­geräten auf der Messe präsent sein.

Zoller wird Lösun­gen für die Ver­mes­sung und Ver­wal­tung von Werkzeu­gen vorstellen sowie für das Werkzeug­daten­man­age­ment. Dabei han­delt es sich um Messtech­nik, Soft­ware und Ser­vices, die Sys­tem­lö­sun­gen für das Ein­stellen, Messen, Prüfen und Ver­wal­ten von zerspanen­den Werkzeu­gen garantieren. Zusät­zlich informiert das Unternehmen über Automa­tion­slö­sun­gen, die prozess­sich­er beim täglichen Werkzeug-Han­dling unterstützen.

Am Stand von Gühring wer­den die Maschi­ne­nan­bindung mit der Tool­man­age­ment-Soft­ware und die Auswer­tung der erfassten Maschi­nen­dat­en vor Ort live an ein­er CNC-Mas­chine gezeigt. Weit­ere Exponate aus dem Hause Gühring sind neue Bohrer sowie Zerspanungskonzepte für den Bere­ich E‑Mobilität.

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Autorin: Annedore Bose-Munde, Fachjour­nal­istin aus Erfurt, im Auf­trag des VDMA Präzisionswerkzeuge