AWK23 met als thema Empower Green Production

Moet de vergroening van de industrie komen van reductie van energieverbruik? Nee, niet alleen, zeggen vier professoren van het Werkzeugmaschinen Labor (WZL, RWTH Aachen) en Fraunhofer IPT, die samen dit voorjaar het AWK23 organiseren. Het thema: Empower Green Production. Groener produceren, voor meer robuustere supply chains, duurzamer gebruik van resources én behoud van welvaart. Maar ook de maakindustrie gaat circulair. Daarin schuilt de oplossing om minder grondstoffen te gebruiken.


Hoeveel operators zetten vrijdagmiddag de CNC-machines helemaal uit? Vaak laten ze deze standby staan, om maandagmorgen zo min mogelijk tijd te verliezen met warmlopen. Kan Kunstmatige Intelligentie ervoor zorgen dat de machine na het weekend sneller op temperatuur komt? Want machines laten aan staan zonder dat ze produceren, kan dat nog wel in een tijd waarin de opwarming van het klimaat de dominante factor is? Het is één voorbeeld dat professor Christian Brecher gebruikt als hij praat over Empower Green Production.

Logische vervolgstap

Nemen de Akense onderzoekers hiermee een nieuwe afslag, nadat de vorige edities van het AWK vooral over het gebruik van data in de productie ging, zoals in 2017 met het Internet of Production? Nee, is het antwoord van Robert Schmitt, collega hoogleraar. Het is een logische lijn die dit jaar gevolgd wordt. De data gestuurde fabrieken van de toekomst, het Internet of Production, zijn er al. De maakindustrie is volop bezig met digitalisering. Er wordt een nieuwe dimensie toegevoegd aan waar je data voor gebruikt: de ecologische footprint van maakprocessen. “Als we met data, structuren en methoden onze productie verbeteren, zie je dat terug in de financiële kengetallen maar ook in de ecologische en sociale”, zegt Robert Schmitt. Winstgevendheid, zekere toeleverketens en een stabiele industrie die voor welvaart zorgt, gaan samen. Het gaat erom de middelen niet alleen in te zetten om de productiviteit te verhogen, maar ook circulaire productie mogelijk te maken. Daar richt het AWK23, in mei, de schijnwerpers op. De deelnemers krijgen de technologieën en strategieën aangereikt om de transitie te maken. In vier sessies, gespreid over twee dagen, benaderen ze het thema vanuit vier invalshoeken: #DataforResilience; #ResourceEfficientManufacturing; #ProductionasaService en tot slot #CircularProductionEconomy. Deze vier thema’s komen eveneens aan bod in een aantal demonstrators, waarin de Akense onderzoekers concrete oplossingsrichtingen laten zien. Het gaat de Akense onderzoekers niet alleen om het behalen van klimaatdoelen.

100 GB aan data tien jaar lang opslaan vergt net zoveel energie als 1 ton staal produceren

OP een Heller bewerkingscentrum wordt getoond hoe je energie kunt monitoren en besparen.

Design for re-use

De circulaire economie vraagt meer dan re-manufacturing, re-use en recycling, zegt Robert Schmitt, die de #DataForResilience sessie op het AWK23 leidt. “We moeten nadenken hoe we producten maken die ‘Reparatur freundlich’ zijn. Of een product zo maken dat we via soft- en hardware updates het langer kunnen blijven gebruiken.” De beschikbaarheid van informatie in de vorm van data is hiervoor een voorwaarde. “Informatie is een enabler voor lifecycle sustainability.” Dit betekent ook: hoe zorg je voor betrouwbare data? Hoe ziet een robuuste data-infrastructuur in de maakindustrie eruit? De oorzaak van storingen komt vaak voort uit het niet beschikbaar zijn van juiste data. “We hebben dan geen zicht op de context”, zegt Schmitt. Data moeten beter vindbaar zijn, benaderbaar en herbruikbaar. Professor Schmitt legt echter ook direct de vinger op de zere plek: data centers zijn niet het schoolvoorbeeld van duurzaamheid. “100 GB aan data tien jaar lang opslaan vergt net zoveel energie als 1 ton staal produceren.” Ook daar zal een oplossing voor gevonden moeten worden.

Digital twin en re-manufacturing

Voor de onderzoekers in Aken staat vast: de maakindustrie zal in de toekomst efficiënter moeten omgaan met grondstoffen. Dat beseffen veel bedrijven, zo blijkt uit een recent onderzoek door de Werkzeugbau Akademie. Maar: 41% is bezig is met scope 1 maatregelen, met name energie; maatregelen in hun eigen bedrijf. Scope 2, de emissie veroorzaakt door zaken waar je geen directe invloed op hebt, staat bij 30% op de agenda. “Slechts 7% is bezig met scope 3 maatregelen. Dat schetst het probleem”, aldus professor Thomas Bergs. Scope 3 gaat namelijk onder meer om emissies door het gebruik. Er zijn nieuwe productieprocessen nodig, optimalisering van de producteigenschappen, de hele levenscyclus moet in kaart worden gebracht en de sector moet op zoek naar nieuwe verdienmodellen, meent Bergs. De centrale rol in alle vier deze stappen is weggelegd voor de digital twin. Maar wat betekent dit in de praktijk van een maakbedrijf? Thomas Bergs heeft een voorbeeld. Een tandwielas voor elektro-aandrijfsystemen ondergaat een serie bewerkingen, zoals draaien, walsfrezen, warmtebehandeling, rondslijpen. In plaats van het onderdeel als het versleten is weg te gooien, zal het in de toekomst terug naar de fabriek gaan voor re-manufacturing. “We kunnen componenten die nog een bepaalde waarde hebben hergebruiken voor andere functies”, aldus Bergs. Hier komen de nieuwe verdienmodellen in beeld. Via een online marktplaats zullen ze verhandeld worden. Dit voorbeeld is een van de toekomstvisies die tijdens het AWK aan bod komen. De digitale tweeling kan echter ook op korte termijn al voordeel opleveren, zoals het tweede voorbeeld laat zien. DMG Mori heeft de data van de digitale tweeling gebruikt voor onderzoek hoe het energieverbruik van een CNC-machine te verminderen als deze niet produceert.

Als je een beetje productiviteit inlevert, kun je de machine boven proportioneel langer gebruiken

Prof. Christian Brecher
De digital twin als hulpmiddel voor kwaliteitscontrole.

Langer machines in stand houden

Empower Green Production gaat ook over CNC-machines en processen die zorgvuldiger omgaan met resources. Door de onderhoudstoestand van kritische componenten van een machine beter te bewaken kan men de levensduur beter inschatten en gericht verlengen. Met sensoren en het verwerken van data kun je de kritische zones in de belasting van een machine inzichtelijk maken voor de operator. “Als je een beetje productiviteit inlevert, kun je de machine boven proportioneel langer gebruiken”, zegt professor Christian Brecher. Maar het gaat ook om het minimaliseren van bewerkingstijden. Waar vind je de balans? De Akense onderzoekers hebben een interactief model gebouwd waarin niet alleen gerekend wordt met data uit de machine en van de gereedschappenfabrikant, maar waarin de CNC-operator zijn vakkennis en ervaring eveneens inbrengt. Christian Brecher ziet hier een enorm potentieel in. “We moeten de operator veel centraler in de productie plaatsen en zijn kennis in nieuwe modellen gieten.” Tijdens het AWK23 zal het model gedemonstreerd worden bij een bewerkingscentrum van Heller, HF3500. Met het model kan de operator virtueel zien hoe het gereedschap tijdens de bewerking verbuigt en de procesparameters hierop aanpassen. Deze info wordt in het systeem opgeslagen zodat bij een volgend vergelijkbaar werkstuk deze instellingen direct beschikbaar zijn.

Production as a Service

Sustainable Production as a Service is een andere bouwsteen. Tijdens #ProductionasaService draait het om data delen en gebruiken. Een voorbeeld is de staalproducent die specifieke informatie over de batch meelevert aan het metaalbedrijf. Dat gebruikt de data om met behulp van AI de bewerkingsparameters aan te passen aan de eigenschappen van het materiaal zodat men sneller tot een goed product komt. Digital Coil noemt Bergs is.  Christian Brecher ziet hier wel nog een discussiepunt. “We hebben de juiste businessmodellen nodig om data te delen. Dat is momenteel wel een punt.”

Het AWK 23 is weer een gewone editie van het congres, met dit jaar als extra een online component.

Circulaire productie

Uiteindelijk zal de maakindustrie de stap naar circulariteit moeten zetten. “Duurzame productie is niet alleen energie besparen en afval reduceren. Maar naar een echte kringloop gaan, naar een circulaire economie”, zegt professor Wolfgang Boos, in het dagelijkse leven verantwoordelijk voor de Werkzeugbau Akademie in Aken. Recycling alleen is onvoldoende in de circulaire economie. Het gaat ook om meer dan levensduur verlenging van goederen. Re-furbishing maar ook re-manufacturing. De onderzoekers denken aan functieverbreding als middel om waardevermeerdering te realiseren. Dat moet ecologisch gedreven zijn maar ook profitabel. Tijdens het AWK gaan het WZL en Fraunhofer IPT dit met drie cases demonstreren. Een case is een auto die na een aantal jaren terug naar de fabriek gaat en daar software- en hardware-matig bij de tijd wordt gebracht, inclusief het vervangen van carrosseriedelen. Geautomatiseerd. Dit zou je net zo goed met een vliegtuig kunnen doen. De basis hiervoor is de digitale tweeling die in de gebruiksfase wordt opgebouwd. Want het gebruik bepaalt de mogelijkheden van functieverbreding. Een van de uitdagingen is hoe je kwaliteitsmanagement vorm geeft in de circulaire economie. Wolfgang Boos: “Hanteer je in de tweede of derde levensfase dezelfde kwaliteiscriteria als in de eerste fase?” Tijd voor een nieuw paradigma als het om kwaliteitsmanagement gaat.

Het AWK2023 vindt op 11 en 12 mei plaats in het Eurogress in Aken. Nieuw is dat het evenement inclusief de demo’s in de fabrieken dit jaar ook online gevolgd kunnen worden. Online komt er zelfs specifieke content beschikbaar, net als de mogelijkheid voor de online deelnemers om te netwerken. Meer informatie vind je hier.

Pin It on Pinterest