Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPTForschungsprojekt »RISEN5G«
Innovative Glattwalzwerkzeuge für hochwertige Oberflächen
Im Projekt RISEN_5G entwickelt das Fraunhofer IPT gemeinsam mit drei Partnern aus der Industrie Glattwalzwerkzeuge mit integrierter Sensorik zu Datenaufnahme. Solche Werkzeuge dienen beispielsweise in der Pneumatik- oder Hydraulikindustrie zur Herstellung qualitativ hochwertiger Oberflächen von Kolbenstangen oder Zylindern. Für die Kommunikation der Werkzeuge mit angrenzenden Monitoring- oder Steuerungssystemen nutzen die Projektpartner verschiedene drahtlose Kommunikationstechnologien und bewerten diese für ihre jeweiligen industriellen Anwendungsfälle.
Einen Schwerpunkt bildet dabei die 5G-Technologie, mit der sich hohe Datenraten, Verlässlichkeit und Effizienz erzielen lassen. Das Fraunhofer IPT untersucht im Projekt unterschiedliche Anwendungsfälle mit definierten Randbedingungen und analysiert die damit verbundenen Anforderungen die Datenaufnahme, Senorik sowie hard- und softwareseitige Verarbeitung. Für die Erprobung der Technologie greifen die Projektpartner auf das 5G-Netz des 5G Industry Campus Europe in Aachen zurück.
Höhere Produktqualität und Prozesstransparenz durch sensible Sensorik und 5G-Kommunikation
Viele neu entwickelte Hightech-Produkte stellen hohe Ansprüche an Fertigungsprozesse und Maschinenleistung: Die Bearbeitungstoleranzen sinken und es ist von großer Hilfe, Fertigungsdaten aus vorgelagerten Prozessschritten in den Folgeprozessen berücksichtigen zu können. So lassen sich kosteneffizient hohe Oberflächenqualitäten erreichen, wie sie in Zylindern für die Hydraulik- oder Pneumatikindustrie heute gefordert werden. Zudem besteht in fortschrittlichen Unternehmen der Anspruch, im Sinne einer nachhaltigen Produktion ressourceneffizient zu produzieren und Ausschluss möglichst zu vermeiden.
In der spanenden Fertigung werden Oberflächen mit geometrisch bestimmter Werkzeugschneide bearbeitet. Um die Oberflächenqualität zu erhöhen werden im finalen Fertigungsschritt Glattwalzbearbeitung vorgenommen. Glattwalzprozesse weisen im Vergleich zu alternativen Bearbeitungsverfahren zur Herstellung hoher Oberflächengüten wie Schleif-, Feindreh- oder Hohnprozesse wirtschaftliche und ökologische Vorteile auf. Die Qualität der Glattwalzbearbeitung nimmt direkten Einfluss auf die finale Qualität des Produkts und kann bei fehlerhafter Bearbeitung nicht mehr korrigiert werden. Dadurch hat der Werkzeugverschleiß einen direkten Einfluss auf die Tauglichkeit des Produktes. Das Projekt RISEN_5G verbindet die Potenziale der neuen Kommunikationstechnologien mit denen sensibler Sensorik und erweitertet so die Möglichkeiten, Prozessdaten mit geringer Latenz und damit wirkstellennah zur Verfügung zu stellen. Durch die kontinuierliche Überwachung der Prozessparameter direkt am Werkzeug und die Kommunikation mit der Anlagensteuerung kann Werkzeugverschleiß frühzeitig erkannt und Ausschuss vermieden werden. Das sensorische Glattwalzwerkzeug verbessert damit nicht nur die Transparenz über den Fertigungsprozess, sondern darüber hinaus auch die Produktqualität. Nicht zuletzt soll die Technologie als Katalysator für neue Produkte im Bereich der Inline-Sensorik dienen und die beteiligten Unternehmen aus dem Raum Nordrhein-Westfalen damit an ihrem Standort stärken.
Das Fraunhofer IPT entwickelt im Projekt RISEN_5G als Koordinator die Schnittstelle der Sensorik zur 5G-Infrastruktur und analysiert die Prozessdaten, die an den Anlagen für die Produkte der Partner erhoben werden. Anhand von Benchmark-Tests soll außerdem die Eignung der 5G-Mobilfunktechnologie für die Anwendung bei den Partnern geprüft und bewertet werden.
Konsortium
- Fraunhofer IPT (Koordinator), Aachen
- Platz & Römelt GmbH (assoziiert), Langenfeld
- R&D Steuerungstechnik Gmbh & Co. KG, Mönchengladbach
- Wenaroll GmbH, Solingen