01. JULI 2016

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Wie viel Intelligenz verträgt ein Werkzeug?


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Meinungsbild: Vier hochrangige Experten aus Industrie, Wissenschaft und Verbänden beleuchten den ›intelligenten‹ Werkzeugbau der Zukunft und die Folgen für die Branche.

Ich hätte nicht gedacht, dass dieser Kongress mir so viel Neues bietet.» Kommentare wie dieser waren oft zu hören auf der ›16. Sächsischen Fachtagung Umformtechnik SFU 2009‹. Dieses Lob verdankt der Veranstalter – das Fraunhofer IWU – der Themenvielfalt, die vom gezielten Warmumformen, neuen Methoden zur exakteren Werkstoffcharakterisierung bis hin zum digitalen Try-out mit dem ›intelligenten‹ Werkzeug reichte.

Diesen neuen Umformtrend bezeichnete Hubert Waltl, Vorstand für Produktion und Logistik der VW-Gruppe, als »revolutionär«. Der Automobilhersteller arbeitet an einem intelligenten Werkzeugsystem, das sich im wahrsten Sinn selbstständig auf neue Pressen ›einstellt‹.

Aus der Sicht des Werkzeugmaschinen-Experten gab Prof. Reimund Neugebauer, Leiter des Fraunhofer IWU, Waltl recht. Er sieht das ›intelligente‹ Werkzeug als einzige Möglichkeit an, »die aktuellen schwer umformbaren Werkstoffe im Rahmen des Leichtbaus überhaupt in den Griff zu bekommen«.

Darauf müssen sich auch die Pressenhersteller einstellen. »Gibt es schon Ideen, wie dann die digitale Schnittstelle zwischen Werkzeug und Presse aussehen könnte?«, wollte Dieter Reisch von Schuler Pressen wissen. Als wunden Punkt nannte Waltl, der anfangs an ein Koppeln des Werkzeuges an die Presse gedacht hatte, den Datentausch: »Die Pressenhersteller wollten sich das sehr teuer bezahlen lassen. Und wir wären dann immer an bestimmte Pressen gebunden.« Weil es im Konzern aber Pressen unterschiedlichster Hersteller gibt, setzt er nun auf ein geschlossenes System mit eigener Regelung. Die Presse übernehme dann nur noch das Öffnen und Schließen des Werkzeugs.

bbr, neugierig wie immer, startete eine Umfrage unter Auto- und Werkzeugbauern, Hochschulen und Verbänden, um zu erfahren, wie Experten dieses Konzept beurteilten. Die Resonanz war – sagen wir – verhalten, große Diskretion allerorten. Der Pressesprecher eines Autobauers zum Beispiel erklärte wortreich, dass man nicht in dieser Form dazu Stellung nehmen wolle. Natürlich sei man auch am Thema dran, wolle das Ganze aber doch eher ganzheitlich betrachten. Mit anderen Worten: VW hat die Nase hier dank Waltl wieder einmal vorne.
Dipl.-Ing. Nikolaus Fecht, Fachjournalist aus Gelsenkirchen


Dipl.-Ing. Hubert Waltl: »Wir sind uns sicher, dass der VW-Konzern ab dem Jahr 2010 mit den ersten mechatronischen Werkzeugen durchstarten wird.«
Neue, intelligente Werkzeuge brauchen neue Fahrzeuge. Die Presswerke in den weltweiten Produktionsstandorten des Volkswagen-Konzerns benötigen zum Herstellen der unterschiedlichen Karosserien just-in-time das jeweils richtige Werkzeug. Doch das sogenannte Einfahren von Werkzeugen auf die jeweilige Presse kostet oft zuviel Zeit.

Die Idealvorstellung der Werkzeugbauer im VW-Konzern ist ein Werkzeug, in dem Aktoren anhand der von der Sensorik erfassten Daten beispielsweise die Toleranzschwankungen des Blechs automatisch ausgleichen.

Wir würden außerdem gerne von der ›Geburtsstätte‹ eines Werkzeuges, also etwa von Wolfsburg, Ingolstadt oder Neckarsulm aus, dessen Zustand beispielsweise in China überwachen. Wir denken auch daran, den Standorten zu jedem Werkzeug ein Dienstleistungspaket anzubieten, mit dem sich die Inbetriebnahme verkürzen und die Produktivität erhöhen lässt.

Wir wollen innerhalb der VW-Gruppe jedem unser Fachwissen gebündelt anbieten. Wir haben mit einem Ziehwerkzeug angefangen und werden nun gezielt durch alle Bauarten durchgehen. Wir sind uns von daher sicher, dass der VW-Konzern ab dem Jahr 2010 mit den ersten mechatronischen Werkzeugen durchstarten wird.
Dipl.-Ing. Hubert Waltl
Vorstand für Produktion und Logistik der gesamten VW-Gruppe
www.volkswagen.de


Prof. Dr.-Ing. Thomas Garbrecht: »Das Erkennen alleine hilft nicht. Erst die Möglichkeit eines Eingriffs in die Steuerung des Prozessablaufes lässt eine Regelung im kybernetischen Sinne zu.«
Ein spannender Ansatz, den es sich zu verfolgen lohnt. Um den Ausstoß an Teilen aus einem Werkzeug zu erhöhen und dennoch eine gleich bleibende hohe Qualität zu gewährleisten, wird ein Werkzeug mit immer mehr Sensorik ausgestattet. Jede Abweichung von einem eingespielten technischen Sollprozess muss umgehend erkannt und ausgeglichen werden. Sensoren, die das Profil des Körperschalls aufnehmen, wären beispielsweise für die Erkennung von Abweichungen geeignet. Bislang ist allerdings wenig in diesem Bereich erforscht, weil das Erkennen alleine nicht hilft.

Erst die Möglichkeit eines Eingriffs in die Steuerung des Prozessablaufes lässt eine Regelung im kybernetischen Sinne zu. Diese Eingriffsmöglichkeit ist bislang nicht gegeben. Es gibt das aktive System Maschine und das System Werkzeug, das eher passiv betrieben wird.

Im Kunststoffbereich laufen vereinzelt ähnliche Entwicklungen. Sensorik im Werkzeug erkennt die Druck- und Temperaturprofile, die dann separat geregelt werden können. Das war bislang nur unzureichend möglich. Neue Techniken des Werkzeugaufbaus (schichtweise) etablieren sich gerade und ermöglichen dieses Vorgehen in der Zukunft.
Prof. Dr.-Ing. Thomas Garbrecht
Präsident des VDWF (Verband Deutscher Werkzeug- und Formenbauer e.V.)
www.vdwf.de


Dr.-Ing. Wolfgang Boos: »Die Pressenhersteller sollten deutlich enger mit den Werkzeugherstellern zusammenarbeiten und die Erkenntnisse auch zur Standardisierung und Schnittstellendefinition nutzen.«
Das Konzept des ›Intelligenten‹ verspricht deutliches Einsparpotenzial in den Werkzeugwechselzeiten. Durch die Sensoren lässt sich das System Werkzeug und Presse deutlich besser verstehen, sodass davon ausgegangen werden kann, dass sich damit Innovationen in diesem Bereich ermöglichen lassen.
Zu den Änderungen für Pressenhersteller ist Folgendes zu sagen: Die Pressenhersteller sollten deutlich enger mit den Werkzeugherstellern zusammenarbeiten und die Erkenntnisse auch zur Standardisierung und Schnittstellendefinition ihrer Produkte nutzen.

Wir haben schon im Forschungsprojekt ›Smartstamping‹ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung das System Werkzeug und Presse bearbeitet und erste interessante Erkenntnisse gewonnen. Audi war in diesem Verbundprojekt als Partner involviert. Zukünftig werden wir die gewonnenen Erkenntnisse in weiteren Projektvorhaben nutzen, um das Herstellen von Blechteilen effizient und effektiv zu gestalten.
Dr.-Ing. Wolfgang Boos
Oberingenieur
Abteilungsleiter Unternehmensentwicklung Lehrstuhl für Produktionssystematik Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen
www.wzl.rwth-aachen.de


Dr. Wolfgang Sengebusch: »Ein Wettbewerb der Konzepte würde den technischen Fortschritt beflügeln.«
Die Entwicklung des ›intelligenten‹ Werkzeugs sehe ich als einen zweistufigen Prozess.
In einem ersten Schritt wird im Rahmen verschiedener Projekte erforscht, welche Informationen von Werkzeugsensoren gemeldet werden können und wie diese zu interpretieren sind. Bei solchen Projekten arbeiten häufig Werkzeug-, Steuerungs- und Pressenhersteller zusammen.

In einem zweiten Schritt wird es künftig um die technische Umsetzung der Werkzeug- und Maschinensteuerung auf Basis der gewonnenen Informationen gehen. Entweder nutzt man die vorhandene Pressensteuerung für ein halbautonomes integriertes Werkzeugsystem oder man entwickelt ein Werkzeugsystem mit eigener (autonomer) Steuerung, dem die Pressensteuerung nur als Befehlsempfänger dient. Die wesentlichen Vorteile dieses Konzepts: Das ›intelligente‹ Umform- oder Spritzgießwerkzeug optimiert den Werkzeugwechsel auf der Presse.

Zu möglichen Änderungen für die Maschinenhersteller: Weil auch sie hochinnovativ sind, erwarte ich, dass ein Wettbewerb der Konzepte den technologischen Fortschritt beflügeln wird. Für eine Übergangszeit jedenfalls böte ein vollautonomes Werkzeugkonzept die Möglichkeit, das Produktionspotenzial vorhandener Pressen erheblich zu erweitern.
Dr. Wolfgang Sengebusch
Geschäftsführer VDMA (Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau e.V.)
Fachverband Präzisionswerkzeuge
www.vdma.org

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