Energieverbrauch beim Umformen und in der Zerspanung reduziert

IWU EMulDan Presshaerten
Bild: Fraunhofer-Institut IWU

Daten werden benötigt, um in hochspezialisierten Prozessen Maschinen und Anlagen zu steuern. Sensoren überwachen diese Prozesse und erzeugen damit große Mengen neuer Daten. Als Grundlage für Anwendungen der KI und des Maschinellen Lernens (ML) sind an den Wirkstellen erfasste Daten besonders interessant, wenn sie zusammengeführt, in ein einheitliches Datenmodell überführt und damit in ihrer Gesamtheit ausgewertet werden können, so Forschende des Fraunhofer IWU. Erst dann könnten sie wertschöpfend eingesetzt werden, also zur kontinuierlichen Verbesserung der Produktion.

Die Linked-Factory-Datenarchitektur ist eine am Fraunhofer IWU entwickelte Vision von einer durchgängigen digitalen Repräsentation aller Produkte, Prozesse und Maschinen in Unternehmen. Wie aus der Pressemitteilung des Instituts hervorgeht, sind neben einzelnen Maschinen auch Logistikprozesse oder die Gebäudeleittechnik integrierbar. Zentrales Element ist ein Wissensgraph, der aus der Verknüpfung unterschiedlichster Daten aktuelle Informationen generiert.

Gerade wenn große Datenmengen zu Informationen verarbeitet und bereitgestellt werden, sollten einzelne Datenpakete die Mitarbeitenden bei ihren Aufgaben unterstützen und nicht zusätzlich belasten, betonen die Wissenschaftler. „Kontextbasierte Bereitstellung“ lautet hier das Schlüsselwort. Denn ein Fertigungsleiter benötigt andere Informationen als eine Maschinenbedienerin oder ein Instandhalter, der mit Wartungsarbeiten beschäftigt ist. Jeder Mitarbeitende wird also in Abhängigkeit von seinem Verantwortungsbereich versorgt.

Zentrale Herausforderungen auf dem Weg zu einer vernetzten Fabrik sind intelligent verknüpfte Steuerungen und geeignete Schnittstellen, damit alle relevanten Daten extrahiert und zielgenau wieder eingespeist werden können.

EmulDan: Basis für informierte Entscheidungen und Maschinelles Lernen

Neben der Datenarchitektur stellen die in EmulDan erarbeiteten KI-Modelle einen wichtigen Schritt für durchgängige digitale Zwillinge dar. In Fertigungsbereichen mit niedrigem Automatisierungsgrad können solche ML-Anwendungen etwa Planerinnen, Entscheider oder Mitarbeitende in der Produktion bei der Entscheidungsfindung unterstützen, indem Trends aufgezeigt werden. Sogenannte Drifts, bei denen sich die Fertigung eines Bauteils der Toleranzgrenze nähert, werden beispielsweise früher erkennbar.

In EmulDan konzentrierten sich die Projektpartner auf die Energieeffizienz. Dabei durften bei den klassischen Steuerungs- bzw. Messgrößen wie Herstellungszeit, -kosten und Produktqualität keine Verschlechterungen hingenommen werden. Ihre Ergebnisse stellen die Partner anhand von Demonstratoren vor, die die Energieeinsparpotenziale in Fertigungsverfahren der Warmumformung, der Kaltumformung und der Zerspanung deutlich machen sollen.

Einsparmöglichkeiten beim Umformen

Das Presshärten kombiniert die Vorteile der Umformung und der Wärmebehandlung in einem einzigen Schritt. Es erlaubt die Herstellung hochfester und gleichzeitig besonders leichter Karosserieteile, beispielsweise B-Säulen in Automobilen. Im Projekt wurde ein Bor-Mangan-Blech auf über 900 °C erwärmt und anschließend in einem Formwerkzeug umgeformt und abgekühlt. Durch die schnelle Abkühlung des Bauteils während und nach der Umformung wandelt sich sein Gefüge in eine martensitische Struktur, was zu einer hohen Härte und Festigkeit führt. Dieser Herstellungsprozess benötigt viel Energie, die Frage nach Einsparmöglichkeiten lag für die Forschenden somit nahe. Für eine datenbasierte Prozesssteuerung erfassten die Projektpartner alle praxisrelevanten Fertigungsdaten aus Einzelprozessen sowie Prozessketten und erstellten Prozessmodelle zur Vorhersage von Energiebedarf und Bauteilqualität in verschiedenen Optimierungsszenarien. Als besonders hilfreich erwiesen sich hybride Prozessmodelle auf Basis des sogenannten digitalen Zwillings. Das Ergebnis: Aus der Kombination mehrerer angepasster Prozessparameter ergab sich ein Energieeinsparpotenzial von bis zu 20 Prozent.

Energieverbrauch bei Kaltumformung reduzieren

Rundknetanlagen kommen für die spanlose und effiziente Produktion von Leichtbauteilen zum Einsatz. Das Grundprinzip des Rundknetens beruht auf einer zyklischen Bewegung mehrerer Werkzeugsegmente, die in schneller Folge radial auf das Werkstück einwirken. Das Material wird dadurch plastisch formbar und kann in komplexe, vorzugsweise rotationssymmetrische Geometrien überführt werden. Typische Anwendungsbeispiele für das Rundkneten im Automobilbereich sind Lenkspindeln, Antriebswellen und Airbag-Zylinder; auch Bauteile für Flugzeugtriebwerke oder -fahrwerke sind so hochpräzise herstellbar.

Seiten: 1 2



  • Honeywell nennt Trends für Führungskräfte

    Honeywell nennt Trends für Führungskräfte

    Die Honeywell-Experten Lucian Boldea, CEO und President von Honeywell Industrial Automation, und Billal Hammoud, CEO und President von Honeywell Building Automation, nennen Themen, die Entscheidungsträger im Jahr 2025 auf ihrer…

    mehr lesen: Honeywell nennt Trends für Führungskräfte

  • Auch im Darknet ist Black Week

    Auch im Darknet ist Black Week

    Das Darknet ist auch ein eCommerce-Marktplatz. Kriminelle suchen in der Black Week nach Abnehmern und versuchen, sie mit Rabatten für sich zu gewinnen.

    mehr lesen: Auch im Darknet ist Black Week

  • VDMA zeichnet Abschlussarbeiten junger Talente aus

    VDMA zeichnet Abschlussarbeiten junger Talente aus

    Gemeinsam mit der Abteilung Bildung des VDMA würdigt der VDMA Software und Digitalisierung exzellente Absolventinnen und Absolventen zum achten Mal mit dem Nachwuchspreis „Digitalisierung im Maschinenbau“.

    mehr lesen: VDMA zeichnet Abschlussarbeiten junger Talente aus

  • Facturee zeigt, wo „Should Costing“ an Grenzen stößt

    Facturee zeigt, wo „Should Costing“ an Grenzen stößt

    Die Methode ‚Should Costing‘ wird oft als Ansatz beworben, um die Beschaffungskosten bei Zeichnungsteilen so günstig wie möglich zu gestalten.

    mehr lesen: Facturee zeigt, wo „Should Costing“ an Grenzen stößt

  • SPS-Programmierung per App erweitern

    SPS-Programmierung per App erweitern

    SPS-Programmierung ist etwas für Spezialistinnen und Spezialisten. Die Möglichkeiten sind beschränkt und die Oberflächen meist älter. Einige Unternehmen bieten bereits Apps an, um den Funktionsumfang zu erweitern, allerdings nur passend…

    mehr lesen: SPS-Programmierung per App erweitern

  • Leiterplatten mit künstlicher Intelligenz prüfen

    Leiterplatten mit künstlicher Intelligenz prüfen

    Die Qualitätsprüfung während der Herstellung von Leiterplatten zu optimieren, haben sich Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Bergischen Universität Wuppertal zum Ziel gesetzt.

    mehr lesen: Leiterplatten mit künstlicher Intelligenz prüfen

  • PTC, Microsoft und Volkswagen entwickeln KI-Copiloten

    PTC, Microsoft und Volkswagen entwickeln KI-Copiloten

    PTC, Microsoft und die Volkswagen Group wollen zusammenzuarbeiten, um einen Generative-KI-Copiloten zu entwickeln, auf Basis der ALM-Software (Application Lifecycle Management) Codebeamer von PTC.

    mehr lesen: PTC, Microsoft und Volkswagen entwickeln KI-Copiloten

  • Beschäftigte leisten so wenige Überstunden wie noch nie

    Beschäftigte leisten so wenige Überstunden wie noch nie

    Die bezahlten und unbezahlten Überstunden je Arbeitnehmer sind seit der Pandemie um mehr als ein Drittel gefallen.

    mehr lesen: Beschäftigte leisten so wenige Überstunden wie noch nie

  • ‚123456‘ ist das beliebteste Passwort

    ‚123456‘ ist das beliebteste Passwort

    Das beliebteste Passwort in Deutschland ist die Ziffernfolge ‚123456‘, auf Platz 2 folgt das englische ‚password‘.

    mehr lesen: ‚123456‘ ist das beliebteste Passwort

  • NetApp: Neue Positionen für Henning Rahe und Bettina Knoop

    NetApp: Neue Positionen für Henning Rahe und Bettina Knoop

    NetApp gibt personelle Veränderungen bekannt. Der Spezialist für intelligente Dateninfrastruktur ernennt Henning Rahe zum neuen Senior Director Partner Sales in Deutschland.

    mehr lesen: NetApp: Neue Positionen für Henning Rahe und Bettina Knoop

  • ArtiMinds entwickelt Demonstrator zur automatisierten Leitungssatzfertigung

    ArtiMinds entwickelt Demonstrator zur automatisierten Leitungssatzfertigung

    Gemeinsam mit Forschungs- und Industriepartnern treibt ArtiMinds Robotics im Forschungsprojekt Next2OEM die Digitalisierung und Automatisierung der Wertschöpfungskette von Leitungssatzsystemen für automobile Anwendungen voran.

    mehr lesen: ArtiMinds entwickelt Demonstrator zur automatisierten Leitungssatzfertigung

  • Orderlage im Maschinenbau bleibt unter Vorjahresniveau

    Orderlage im Maschinenbau bleibt unter Vorjahresniveau

    Die Auftragsbücher im Maschinenbau verbuchen nach Angaben des VDMA im Oktober 2024 9 Prozent weniger Orders als im Vorjahr.

    mehr lesen: Orderlage im Maschinenbau bleibt unter Vorjahresniveau