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



  • Maschinenbauer starten mit Auftragsplus ins neue Jahr

    Maschinenbauer starten mit Auftragsplus ins neue Jahr

    Mit einem Auftragsplus von real 19 Prozent im Januar sind die Maschinen- und Anlagenbauer in das neue Jahr gestartet. Positive Signale kamen dabei sowohl aus dem Aus- als auch aus…

    mehr lesen: Maschinenbauer starten mit Auftragsplus ins neue Jahr

  • Heller beteiligt sich an IGH Infotec

    Heller beteiligt sich an IGH Infotec

    Der Werkzeugmaschinenbauer Heller beteiligt sich an IGH Infotec. Dadurch soll die langjährige Zusammenarbeit beider Unternehmen intensiviert werden.

    mehr lesen: Heller beteiligt sich an IGH Infotec

  • Gedruckte Funktionalität für 3D-Objekte

    Gedruckte Funktionalität für 3D-Objekte

    Das Fraunhofer-Institut für Elektronische Nanosysteme ENAS befasst sich mit Drucktechnologien zur Funktionalisierung von 3D-Objekten. Die Anwendungen reichen von der Kontaktierung einzelner Mikrochips in Elektroniksystemen bis zu großflächigen Heizstrukturen für Sitze.

    mehr lesen: Gedruckte Funktionalität für 3D-Objekte

  • Marina Bill wird IFR-Vizepräsidentin

    Marina Bill wird IFR-Vizepräsidentin

    Marina Bill ist mit sofortiger Wirkung neue Vizepräsidentin der International Federation of Robotics. Sie soll die IFR gemeinsam mit Präsident Milton Guerry vertreten.

    mehr lesen: Marina Bill wird IFR-Vizepräsidentin

  • Nachhaltiger Wirtschaften mit nachhaltiger KI

    Nachhaltiger Wirtschaften mit nachhaltiger KI

    Künstliche Intelligenz (KI) kann zu einer nachhaltigeren Ausrichtung von Wirtschaft und Gesellschaft beitragen. Allerdings ist der Energieverbrauch der KI-Systeme selbst oft hoch. Ein Whitepaper der Plattform Lernende Systeme soll daher…

    mehr lesen: Nachhaltiger Wirtschaften mit nachhaltiger KI

  • Materna übernimmt Virtual Solution

    Materna übernimmt Virtual Solution

    Mit der Übernahme des Münchner Software-Unternehmens Virtual Solution will die Materna-Gruppe die eigene Position als Lösungsanbieter für die öffentliche Verwaltung stärken.

    mehr lesen: Materna übernimmt Virtual Solution

  • Von neuen Einsatzfeldern bis zu KI

    Von neuen Einsatzfeldern bis zu KI

    Mit rund drei Millionen Einheiten hat der weltweite Bestand an Industrie-Robotern einen neuen Rekord erreicht. Die International Federation of Robotics nimmt 5 Trends in den Blick, die die Robotik im…

    mehr lesen: Von neuen Einsatzfeldern bis zu KI

  • Altsysteme Industrie 4.0-tauglich machen

    Altsysteme Industrie 4.0-tauglich machen

    In der Regel beginnen Unternehmen bei der Digitalisierung ihrer Produktion nicht auf der grünen Wiese. Viel eher geht es um die Umrüstung und Einbindung verschiedenster Legacy-Systeme in digitalisierte Workflows. Der…

    mehr lesen: Altsysteme Industrie 4.0-tauglich machen

  • Frans Scheper verantwortet EMEA-Geschäft bei Intel

    Frans Scheper verantwortet EMEA-Geschäft bei Intel

    Frans Scheper ist neuer General Manager und President EMEA beim Chip-Hersteller Intel. Er leitet somit das Gesamtgeschäft des Unternehmens in der Region.

    mehr lesen: Frans Scheper verantwortet EMEA-Geschäft bei Intel

  • Materialmangel verschärft sich wieder

    Materialmangel verschärft sich wieder

    Nach einer Entspannung im Januar, klagten im Februar wieder mehr Unternehmen über Probleme bei der Materialbeschaffung. Über alle Industriezweige hinweg berichten rund 75 Prozent von Engpässen.

    mehr lesen: Materialmangel verschärft sich wieder

  • Sven Mulder wird SAP Deutschland-Chef

    Sven Mulder wird SAP Deutschland-Chef

    SAP hat einen neuen Deutschland-Chef ernannt: Sven Mulder folgt mit Wirkung zum 1. März auf Alex Kläger.

    mehr lesen: Sven Mulder wird SAP Deutschland-Chef

  • Energiekosten stellen Industrie vor Probleme

    Energiekosten stellen Industrie vor Probleme

    Die steigenden Energiekosten beeinträchtigen die Produktion in Deutschland. So denkt laut einer Umfrage des BDI bereits ein Fünftel der Befragten über eine Verlagerung – etwa der Produktion – ins Ausland…

    mehr lesen: Energiekosten stellen Industrie vor Probleme