Industrie 4.0 kan complexe freesprocessen eenvoudiger maken

Parameterinstellingen voor complexe freesprocessen die op basis van data uit het verleden voorspeld worden: ook dat is Industrie 4.0. Het WZL en Fraunhofer IPT in Aken hebben voor het AWK 2014 als thema gekozen Industrie 4.0. Wat dit bijvoorbeeld in de verspaning gaat betekenen, wordt duidelijk aan de hand van een 5-assige freesstrategie op een Alzmetall machine alsook in het bewerken van een compressor op een Mikron HPM 800 U HD.

Op 22 en 23 mei organiseren het Werkzeugmaschinenlabor en het Fraunhofer IPT weer het driejaarlijkse Aachener Werkzeug Kolloquium, AWK 2014. De pers werd afgelopen week al bijgepraat over de thema’s die volgens de Akense onderzoekers de richting bepalen waarin de productietechnologie zich ontwikkelt. Allesomvattend is dat Industrie 4.0, het koppelen van virtuele en fysieke systemen. “De productie van morgen is intelligent, in hoge mate onderdeel van netwerken en de werkvloer- en de businessprocessen groeien naar elkaar toe. Dat is de 4^e industriële revolutie”, aldus professor Christian Brecher, directeur van de beide instituten.

Vier accenten

Binnen Industrie 4.0 legt men in Aken vier accenten, onderwerpen die van wezenlijk belang zijn wil deze 4^e industriële revolutie echt kunnen doorbreken. Allereerst is dat de consistentie van data in het productieproces. Daarvoor heeft men de term single source of truth gekozen. Op dit vlak moet er nog veel gebeuren, aldus Brecher. “Consistente data zijn essentieel.” De volledige datastroom van CAD via CAM en simulatie naar NC-programma’s moet veel meer op één lijn komen. Nog te vaak worden verschillende data gebruikt in de verschillende stadia van het productieproces. Het tweede accent is hoe je van al die data kennis maakt en die bundelt in informatie voor de machines.

Als derde stap ziet hij intelligente automatisering. Hoe ontwikkel je automatiseringssystemen die zich aanpassen op basis van gemeten data in combinatie met bijvoorbeeld CAD-data? Daarvoor is integratie van sensortechnologie in machines nodig, de ontwikkeling van adaptieve processen. “We hebben plug and produce automatisering nodig.” De vierde maar zeker niet minst belangrijke stap is de vertaling naar communities, naar samenwerking tussen mensen. Samen met 60 experts uit de industrie hebben de professoren van het WZL en Fraunhofer IPT dit vertaald naar groot aantal lezingen waarin geschetst wordt welke richting de productieomgeving op gaat.

Wiskundige modellen voorspellen nauwkeurig parameterinstellingen voor het freesproces

Zelflerend bewerkingscentrum

Een van de voorbeelden tijdens de perspresentatie was het bewerken van turbine-componenten. Voor een Italiaanse fabrikant van componenten voor vliegtuigmotoren ontwikkelt men een proces voor het frezen van de blisks. Dat gebeurt met duikfrezen, zodat de krachten maximaal in axiale richting gaan. Deze freesstrategie is nodig omdat de turbineschoepen uit vol materiaal worden gefreesd en je dus met slanke gereedschappen moet werken. Het doel van het onderzoek in Aken is om hiervoor wiskundige modellen te ontwikkelen, die op basis van bekende data een nauwkeurige voorspelling doen voor de parameterinstellingen. Daartoe gebruikt men onder andere sensoren in de 5-assige machine van Alzmetal om krachten tijdens de verspaning te meten.

Mikron

Een soortgelijk project loopt op een Mikron HPM 800 U HD. Hier is men al verder. Uiteindelijk wil men hier een adaptief proces ontwikkelen. Op basis van de data uit de grote databank wordt het NC-programma gegenereerd. Met behulp van sensortechnologie wordt het frezen in de machine vergeleken met deze data en met de gemeten waarden, waarna het proces zichzelf corrigeert. Volgens professor Brecher gaan we uiteindelijk naar simulatie gebaseerde beslismodellen toe, waarin de machine zelfstandig beslissingen neemt.

Productcomplexiteit beheersen

En waarom dit allemaal nodig is? Heel eenvoudig, aldus professor Günther Schuh. De complexiteit is zo enorm geworden, dat dit aan de ene kant de Duitse industrie tot winnaar van de globalisering heeft gemaakt, maar aan de andere kant ook een bedreiging is voor de Duitse industrie omdat de complexiteit bijna onbeheersbaar is geworden. “We komen aan de grens. Industrie 4.0 levert nieuwe mogelijkheden op om de productcomplexiteit te beheersen.”

Het AWK 2014 vindt op 22 en 23 mei 2014 in Aken plaats. Kijk hier voor meer informatie.