Intelligente Bauteile

Das Bauteil weiß Bescheid

Intelligente Bauteile. Die industrielle Fertigung folgt meist starr programmierten Prozessen, in denen einzelne Arbeitsschritte und Maschinen fest eingeplant sind. Auf der Hannover Messe stellen Fraunhofer-Entwickler eine Software vor, bei der jedes Bauteil selbst den Maschinen mitteilt, was zu tun ist. 

Vernetzte, adaptive Produktion: Mit Digitalisierung und serviceorientierter Architektur zum flexiblen Produktionsnetzwerk. (Bild: Fraunhofer IPT)

In der Fertigung wird heute ein Bauteil in verketteten Bearbeitungsprozessen von mehreren Maschinen bearbeitet. Die Systeme drehen und fräsen das Bauteil und vermessen es zwischendurch automatisch. Die Reihenfolge der Arbeitsschritte und die dafür benötigten Maschinen und Geräte sind genau festgelegt. Doch ein solcher Plan arbeitet die einzelnen Schritte starr nacheinander ab. Fallen Maschinen aus oder müssen Bauteile aufgrund von Kundenwünschen priorisiert werden, muss der Unternehmer die Produktion mit hohem Aufwand umplanen oder den Maschinenpark umrüsten.

Schneller ginge es, wenn jedes Bauteil selbst wüsste, wie es optimal durch die Prozesskette geleitet werden soll – ähnlich wie bei einem Navigationssystem im Auto, das die schnellste Route mit aktuellen Realdaten berechnen kann. Die Entwickler des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnologie IPT in Aachen entwickeln solch ein Produktionssystem, bei dem jedes Werkstück selbst die Information trägt, welche Produktionsschritte es durchlaufen muss. „Serviceorientierte Architektur für die adaptive und vernetzte Produktion“ nennen sie ihre Entwicklung. Die Idee: Das Bauteil verhält sich wie ein Individuum. So wird zunächst zu jedem Teil die Information gespeichert, die vorgibt, welche Produktionsschritte es durchlaufen soll. Dabei ist bewusst offengelassen, welche Maschine genau einen speziellen Bearbeitungsschritt durchführen soll. Erst wenn ein Bearbeitungsschritt ansteht, wählt das System aus den Maschinen mit passenden Fähigkeiten diejenige aus, die verfügbar ist.

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Digitaler Zwilling zu jedem Bauteil
Entscheidend ist, dass bei jedem Produktionsschritt gesichert wird, welche Aufgabe durchgeführt wurde und was das Bauteil dabei erlebt hat. So zeichnet die Software die Produktionshistorie zu jedem Bauteil auf, und es entsteht ein digitaler Zwilling. Damit das Bauteil individuell erkannt wird, trägt es einen QR-Code.

Ziel ist es, mit der Software zu jedem Bauteil einen Digital Twin zu erzeugen. Über diesen ist zu jedem Zeitpunkt bekannt, womit er bearbeitet wurde und welcher Schritt folgt. Diese Strategie ist zum Beispiel für Unternehmen wichtig, in deren Maschinenpark Chargen unterschiedlicher Bauteile gefertigt werden. In der konventionellen Fertigung müssen Systeme beim Wechsel auf das neue Produkt angehalten, umprogrammiert und umgerüstet werden. Bei dem serviceorientierten Ansatz hingegen teilt das Produkt den Geräten selbst mit, was zu tun ist. Alle Prozessdaten des Bauteils sollen in Form des Digital Twin in einem intelligenten Fertigungsnetzwerk, dem „Smart Manufacturing Network“ bereitgestellt werden. Sie ermöglichen es, im Nachhinein Datensätze zu analysieren und weiterzuverwenden. as

Halle 17, Stand C18

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