ZerspanungstechnikWFL connects: Vernetzung der Produktionsebene
Die Vernetzung von Werkzeugmaschinen, Werkzeugen, Robotern und weiteren Komponenten in einem Gesamtsystem mit vollständiger Transparenz nimmt im Zuge der industriellen Digitalisierung stark zu und wird sich in den nächsten Jahren noch steigern. Die Vereinbarung von technologischem Know-how aus zwei unterschiedlichen Disziplinen – der IT und der industriellen Produktion – ist eine große Herausforderung. Ein stufenweises Konzept ist dabei das A und O, und zwar mit dem Ziel, mehr Effizienz, Produktivität und Nachhaltigkeit zu erreichen. Um die Produktionsebene erfolgreich zu vernetzen, bietet WFL unterschiedliche Lösungen.
Die intelligente Prozessüberwachung iControl schützt Maschinen bei der autonomen Produktion. Durch die mehrstufige Überwachung reagiert iControl auf Überschreitung von Kollisionsgrenzen, prozessnahe Grenzen und signifikante, schnelle Kraftänderungen.
Die steigende Komplexität von Maschinensoftware sowie die fortschreitende Modularisierung moderner Produktionsanlagen haben dazu geführt, dass im Vorfeld immer weiterreichende Simulationen erforderlich sind. Die 3D-Simulationssoftware CrashGuard Studio von WFL stellt ein gutes Werkzeug zum Testen und Optimieren von neuen oder modifizierten CNC-Programmen dar. Dies kann sowohl an einem externen Programmierplatz als auch direkt an der Maschinensteuerung erfolgen. Durch die Optimierung des Bearbeitungsablaufes und eine frühzeitige Fehlerkorrektur werden Kollisions- und Ausschussrisiken sowie unproduktive Maschinenstunden minimiert.
Mit dem Major-Release 3 wurde ab Mitte 2019 im CrashGuard Studio eine neue Softwaretechnologie für die Materialabtragssimulation und -visualisierung eingeführt. Diese ermöglicht eine schnellere Simulation bei erhöhter Genauigkeit als auch besserer optischer Qualität und wurde besonders im Hinblick auf die Nutzung der Vorteile von Multicore-CPUs und GPUs optimiert. Die im Juni 2021 veröffentlichte Produktversion 3.2.4. beinhaltet erstmals auch die neu entwickelten Funktionen zur Modellierung und Herstellung von Plastifizierschnecken für die Kunststoffindustrie.
3D-Simulationssoftware CrashGuard Studio: Das Verifikationsfenster bietet Funktionen zur Analyse der simulierten Werkstückgeometrie. Mit Hilfe einer Sollgeometrie können Unter- bzw. Übermaße anhand eines geometrischen Vergleichs festgestellt werden.
Fusion von Produktionshalle und Büro
Durch die Verbindung von modularisierten Maschinen über standardisierte Protokolle wie OPC UA TSN oder den Wechsel von Kabelverbindungen hin zu drahtlosen Protokollen wie 5G wird auch der IT-Bereich eine Veränderung erleben. Programme, die auf Industriesteuerungen und Cloud-Systemen laufen, werden noch enger mit Apps und Dashboards zusammenarbeiten und schließlich den Fertigungs- und den Bürobereich verschmelzen lassen.
Unterschiedliche Fertigungssysteme, Betriebsmittel, Roh- und Fertigware sowie Beschaffung und Distribution werden bei WFL miteinander vernetzt. Neben der Programmierung der Werkstücke, fließen wie bereits erwähnt auch die Simulation, Produktion sowie der rasche Service in die Thematik ein. Die MILLTURN-Maschinen können bei Bedarf Betriebs-, Werkzeug- und Prozessdaten an ein übergeordnetes Softwaresystem zur Implementierung übergeben. Wenn gewünscht, werden diese Daten mittels einfacher Codes und über Bus- oder Netzwerksysteme übertragen.
Die fünf Ebenen der Automation: Die Maschine und eine klassische Automation befindet sich auf der unten angezeigten Grafik auf Level 2 bzw. mit dem HMI (Human Machine Interface) auf Level 3.
Überwachungs-Tool für jede Bearbeitungssituation
Mit der Prozessüberwachung iControl gibt WFL dem zukünftigen Maschinenbetreiber gleich ein ganzes Bündel an Funktionen mit auf den Weg, um insbesondere bei der Serienproduktion eine zuverlässige und wirtschaftliche Fertigung sicherzustellen. Einerseits sollen Maschine und Werkzeuge mit maximaler Produktivität eingesetzt werden, andererseits muss der Prozess möglichst stabil und zuverlässig laufen. Das Softwarepaket, das WFL dafür zu Verfügung stellt, ist vielfältig und bietet praktisch für jede Bearbeitungssituation ein passendes Überwachungs-Tool.
Die bis zu 16 zu überwachenden Prozesssignale werden von WFL entsprechend der Maschinenausstattung werksseitig konfiguriert und auf dem Steuerungsbildschirm live angezeigt. Wichtige Prozesssignale sind die Kräfte bzw. Drehmomente der NC-Achsen und Spindeln in Kombination mit den jeweiligen Geschwindigkeits-Istwerten, aber auch die Signale von integrierten Sensoren (Vibration, Druck, Durchfluss, Temperatur etc.). Diese befinden sich in Maschinenkomponenten oder in Werkzeugen und sind für verschiedenste Anwendungen z. B. zur Prozesssteuerung, -optimierung oder -überwachung nutzbar. Insbesondere bei der Automatisierung oder der Serienfertigung leistet iControl wichtige Dienste. Aber auch bei komplexen Innenbearbeitungsaufgaben ist es vorteilhaft, den Bearbeitungsprozess durchgehend transparent zu gestalten.
Das ICOtronic Tool im Einsatz: An der Maschine erfolgen aktuell Tests mit einem „sensored tool“, welches in der Werkzeugaufnahme Sensoren zur Kommunikation mit der Maschine verbaut hat.
Intelligente, automatisierte Produktion
Auch in puncto Automatisierung ist man mit einer MILLTURN von WFL bestens für zukünftige Herausforderungen gerüstet: Automatisierte und flexible Anlagen spielen in der Fertigung von Werkstücken eine entscheidende Rolle. Dem Ziel einer hochintelligenten, automatisierten Produktion kommen Anwender mit einer Lösung von WFL entscheidend näher. Das Unternehmen realisiert etwa Turnkey-Anlagen mit Verkettung mehrerer Werkzeugmaschinen.
Neben den klassischen Handhabungslösungen werden die WFL Turnkey-Projekte mit einem übergeordneten Leitrechnersystem standardmäßig ausgestattet. Dieses „Gehirn“ übernimmt dabei die komplette Logik und Logistik innerhalb der vollständig autark agierenden, flexiblen Fertigungszelle. Als Schnittstelle dient dabei das ProfiNET-System, welches gleichzeitig als Protokoll fungiert. Mit diesem leistungsfähigen Netzwerk können Maschine(n) und Roboter miteinander kommunizieren. Neben der Werkstückverfolgung und Werkzeugverwaltung werden darüber hinaus auch alle BDE-Daten (Betriebsdatenerfassung) an das kundenseitige MES-System (Manufacturing Execution System, Level 4 in der Grafik) übertragen. In diesem Fall wird ETHERNET als zusätzliche Schnittstelle verwendet.
Die Sensorik des ICOtronic Tools erleichtert den Workflow und optimiert nicht nur den Fräsprozess, sondern steigert auch die Produktivität der Maschine.
Wartung und Predictive Maintenance
Wartung und Predictive Maintenance spielen eine immer größere Rolle und sind auch bei WFL brandaktuelle Themen. Die Verknüpfung von Technologien und deren Zusammenspiel liefern eine enorme Datenbasis und ermöglichen mittlerweile verlässliche Prognosen, Fehler zu vermeiden, bevor sie überhaupt entstehen.
Insbesondere beschäftigt man sich bei WFL mit dem Thema Sensoren in der Maschine und deren Datenaufnahme und -verarbeitung. Mit verstärktem Einsatz von Sensorik wird die Kommunikation zwischen Maschine und Werkzeug erleichtert und der Workflow vereinfacht. Gleichzeitig reduzieren sich anfallende Kosten. Die Kommunikation von Werkzeug und Maschine erfolgt in Echtzeit, wodurch Prozesskontrollen, Parameteroptimierungen bis hin zur Regelung der Drehzahl und der Vorschubgeschwindigkeiten verbessert werden. Werkzeuge können somit länger genutzt, Kosten reduziert und Prozessstabilität gewährleistet werden. Ein interessantes Forschungsfeld, das sich natürlich noch weiterspinnen lässt, um etliche neue Potenziale im Bereich smart manufacturing zu eruieren.
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