Verschleiß sensorgestützt genau im Blick

379945 CNC Dreh Fraesmaschine3 1
Bild: Nordmann GmbH & Co. KG

Zerspant ein Drehmeißel nicht mehr exakt nach Maß einen zu bearbeitenden Metallrohling oder bricht ein Bohrer in einer linearen Transferstraße, steht die Fertigung oft so lange still, bis das Werkzeug ersetzt und die Maschine wieder funktionsfähig ist. Eine Zeit, die in einer Serienfertigung teuer ist, da möglicherweise weitere Bearbeitungsschritte folgen und Liefertermine eingehalten werden müssen. Um einen solchen Ausfall zu vermeiden, helfen Werkzeugüberwachungssysteme, die z.B. bei übermäßigem Werkzeugverschleiß einen automatischen Wechsel einleiten oder eine Maschine im Augenblick eines erkannten Werkzeugbruchs innerhalb von Millisekunden stoppen.

Messen, erfassen, analysieren

Um zu erkennen, welcher Bohrer bei welcher Belastung ist oder wie hoch der Verschleiß eines Zerspanungswerkzeugs ist, beobachtet ein Überwachungssystem wie beispielsweise das SEM-Modul-e2 von Nordmann permanent den Werkzeugzustand der Maschine. Es erfasst den bei der Zerspanung erzeugten Körperschall, die Schnittkraft, das Drehmoment oder die von den Spindel- oder Vorschubantriebsmotoren aktuell benötigte Wirkleistung. Ändern sich die Messwerte während der Bearbeitung und werden Grenzwerte erreicht, die auf einen möglichen Verschleiß oder Bruch hindeuten, reagiert die Maschine automatisch mit einer Warnung oder Abschaltung, bevor es zu Qualitätsverlusten oder Ausfällen kommt.

Reklamationen verhindern

Gerade die Qualität der produzierten Werkstücke zu sichern, stellt bei permanenter Nutzung von Produktionsstraßen eine wesentliche Aufgabe dar. Denn über die Dauer des Werkzeugeinsatzes nimmt die Schnitt- oder Vorschubkraft wegen des Verschleißes natürlicherweise zu. Entsprechen die produzierten Werkstücke aber nicht den geforderten Maßen, können sie bspw. nicht als Teil eines großen Produkts – etwa in der Automobilindustrie – weiterverbaut werden. In der Folge werden sie reklamiert, an den Hersteller zurückgeschickt und müssen ersetzt werden. Eine Verschleißerkennung in der Werkzeugüberwachung kann das verhindern.

Sensorik und Analysen

Dafür messen und kontrollieren Sensoren etwa an den Schneidwerkzeugen genau, wie gut die Schnittkraft ist, wie rau die zu bearbeitenden Oberflächen während und nach der Bearbeitung sind und welches Aufmaß eventuell verbleibt. Werden diese Messwerte mit den Kontrollwerten und Toleranzen verglichen, fallen Unregelmäßigkeiten in der Regel auf. Es wird erkennbar, welcher Verschleiß bereits entstanden ist und wann scharfe Schwesterwerkzeuge notwendig werden. So hilft die Verschleißerkennung, die Maße einzuhalten und die gewünschte Qualität der produzierten Werkstücke zu produzieren.

Erfahrung statt Daten

Neben der Qualität der Werkstücke ist die Geschwindigkeit ein wesentliches Kriterium für zerspanende Unternehmen, denn je mehr Produkte in der Zeit hergestellt werden, desto höher ist die Auslastung der Maschinen und desto schneller amortisieren sich die meist sehr hohen Investitionskosten einer Produktionsanlage. Anhand realer Zahlen zu wissen, wie die Werkzeugstandzeit ist oder wie viele Werkstücke eine Maschine fehlerfrei in einer vorgegebenen Zeit fertigen dürfte, kann insgesamt Zeit sparen. Denn eine prozessbegleitende Überwachung gibt aus, wann Werkzeuge ersetzt werden müssen, was planvolle Wechsel ermöglicht. Ohne diese Messdaten greifen Hersteller in der Regel auf Erfahrungswerte zurück, die meist auf einer konstanten Zeit oder einer Anzahl produzierter Werkstücke basieren. Offen bleibt, ob das Werkzeug genau dann gebrochen wäre oder noch mehr Teile hätte fertigen können.

379945 CNC Dreh Fraesmaschine2
Bild: Nordmann GmbH & Co. KG

Früher Wechsel kostet Geld

Da Firmen einen Stillstand ihrer Maschinen meist dringend vermeiden möchten, entscheiden sie sich häufiger dafür, Werkzeuge früher zu wechseln. Meist gehen sie sogar von der halben Standzeit eines Werkzeugs aus, um kein Risiko einzugehen. Das Werkzeug hätte also doppelt so lange arbeiten können. Eine prozessbegleitenden Werkzeugüberwachung verschafft also das Datenfundament, um Werkzeuge länger im Einsatz zu halten, seltener zu wechseln und Produktionsanlagen länger laufen zu lassen. Das bedeutet: mehr Werkstücke in kürzerer Zeit. In der Praxis sind oft zehn bis 20 Prozent höhere Schnittwerte realistisch.

Nachgelagerte Effekte

Arbeiten einzelne Maschinen schneller und länger, benötigen Zerspaner weniger Maschinen für den gleichen Ertrag. Technische Einsparungen oder Kapazitäten für neue Aufträge werden sichtbar. Zugleich kann eine automatische Überwachung des Werkzeugzustands das Einführen einer sogenannten Geisterschicht ermöglichen. Wenn in der ersten oder zweiten Schicht das reibungslose Arbeiten der Maschinen überwacht wurde, sollte auch eine weitere Schicht ohne Personaleinsatz möglich sein. Sollte im Verlauf dennoch ein Fehler auftreten, würde das Überwachungssystem Alarm schlagen und die Werkstückbearbeitung stoppen, um etwa Maschinenschäden zu vermeiden.

Fazit

Eine prozessbegleitende Werkzeugüberwachung reduziert somit den teils unnötig frühen Wechsel einzelner Werkzeuge, kann die Auslastung der Maschine und die Effizienz der ganzen Produktionsanlage erhöhen. Zudem hilft es, die Qualität der Werkstücke zu sichern, indem es den Verschleißgrad erkennt und bei Bedarf auch die Maßkontrolle übernimmt. Das wirkt Reklamationen samt unerwünschter Folgekosten entgegen.



  • Forterro übernimmt Myfactory

    Forterro übernimmt Myfactory

    Mit der Übernahme des Cloud-ERP-Softwareanbieter Myfactory will Forterro seine Stellung im Dach-Markt ausbauen. Das Unternehmens soll nach der Übernahme eigenständig innerhalb der Forterro-Gruppe agieren.

    mehr lesen: Forterro übernimmt Myfactory

  • Weltweite Roboterdichte in fünf Jahren verdoppelt

    Weltweite Roboterdichte in fünf Jahren verdoppelt

    Mit seiner Roboterdichte von 371 Industrie-Robotern pro 10.000 Mitarbeiter liegt Deutschland laut aktuellem World Robotics Report unter den Top 5 weltweit. An erster Stelle liegt nach wie vor Südkorea.

    mehr lesen: Weltweite Roboterdichte in fünf Jahren verdoppelt

  • Acht von zehn werden Opfer von Cyberattacken

    Acht von zehn werden Opfer von Cyberattacken

    Acht von zehn Personen (79 Prozent) waren in den vergangenen 12 Monaten von kriminellen Vorfällen im Netz betroffen. Nur noch eine kleine Minderheit von 21 Prozent gibt an, keine solchen…

    mehr lesen: Acht von zehn werden Opfer von Cyberattacken

  • BSI warnt vor Schwachstelle in Java-Bibliothek Log4j

    BSI warnt vor Schwachstelle in Java-Bibliothek Log4j

    Das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik hat seine bestehende Cyber-Sicherheitswarnung für die Schwachstelle in der Java-Bibliothek Log4j auf Rot hochgestuft.

    mehr lesen: BSI warnt vor Schwachstelle in Java-Bibliothek Log4j

  • Open-Source-Einsatz oftmals ohne Strategie

    Open-Source-Einsatz oftmals ohne Strategie

    Zwei von drei Unternehmen stehen Open Source aufgeschlossen gegenüber, so eine Bitkom-Studie. 25 Prozent der Befragten verfolgen beim Einsatz von Open-Source-Software eine Strategie.

    mehr lesen: Open-Source-Einsatz oftmals ohne Strategie

  • Ixon verlegt  Firmensitz

    Ixon verlegt Firmensitz

    Mit der Verlegung des Firmensitzes ins niederländische Boxmeer will sich der IIoT-Spezialist Ixon für weiteres Mitarbeiterwachstum rüsten. Zugleich erhofft sich das Unternehmen durch die Nähe zur deutschen Grenze größeres Potenzial…

    mehr lesen: Ixon verlegt Firmensitz

  • Siemens Mobility kooperiert mit RazorSecure

    Siemens Mobility kooperiert mit RazorSecure

    Siemens Mobility und RazorSecure haben eine Kooperationsvereinbarung unterzeichnet, um Betreibern von Schienenfahrzeugen weltweit verbesserte Lösungen für die Cybersicherheit im Bahnverkehr anbieten zu können.

    mehr lesen: Siemens Mobility kooperiert mit RazorSecure

  • Neues Mitglied in der Geschäftsführung

    Neues Mitglied in der Geschäftsführung

    Mit der Berufung von Sarah Bäumchen in die Geschäftsleitung baut der ZVEI seine Führungsspitze aus. Bäumchen soll darüber hinaus das Berliner Büro des Verbands leiten.

    mehr lesen: Neues Mitglied in der Geschäftsführung

  • 5 wichtige Faktoren

    5 wichtige Faktoren

    Die fortschreitende Digitalisierung macht Cyber-Angriffe für Unternehmen zunehmend geschäftskritisch. Sicherheitslücken nutzen Cyber-Kriminelle gezielt für ihre mehrstufigen Attacken.

    mehr lesen: 5 wichtige Faktoren

  • Rockwell Automation gibt neue Initiative bekannt

    Rockwell Automation gibt neue Initiative bekannt

    Rockwell Automation hat neue Investitionen bekannt gegeben, mit denen die Cybersecurity-Angebote für Informationstechnologie (IT) und Betriebstechnologie (OT) erweitert werden.

    mehr lesen: Rockwell Automation gibt neue Initiative bekannt

  • CyberArk stellt Blueprint für die Umsetzung vor

    CyberArk stellt Blueprint für die Umsetzung vor

    Der Netzwerkperimeter hat für die Sicherheit in einer Zeit der verstärkten Nutzung von Cloud-Services und Automatisierungslösungen sowie der Remote-Arbeit an Bedeutung verloren.

    mehr lesen: CyberArk stellt Blueprint für die Umsetzung vor

  • Lösungen für Einsatz künstlicher Intelligenz in der Produktion

    Lösungen für Einsatz künstlicher Intelligenz in der Produktion

    Im Projekt ‚Datenfabrik.NRW‘ erarbeiten vier Fraunhofer-Institute (Entwurfstechnik Mechatronik IEM, Materialfluss und Logistik IML, Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB und Intelligente Analyse- und Informationssysteme IAIS) Anwendungen für den Einsatz von künstlicher…

    mehr lesen: Lösungen für Einsatz künstlicher Intelligenz in der Produktion