5G und Virtual Reality für eine dezentrale Prozessüberwachung

Fraunhofer IPT
Prozessdaten werden mit Werkzeugbahnen kombiniert und in einer VR-Anwendung visualisiert. – Bild: © Fraunhofer IPT

Viele laserbasierte Produktionsverfahren erfordern strenge Sicherheitsmaßnahmen, um Maschinenbediener vor Strahlung und gesundheitsschädlichen Emissionen zu schützen. Diese Verfahren erschweren jedoch die Prozessüberwachung. Gemeinsam mit Projektpartnern hat das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen einen Ansatz entwickelt, der mehr Sicherheit, Transparenz und Steuerbarkeit in die Fertigung verspricht: In einer Virtual-Reality-Umgebung werden aufbereitete Sensordaten nahezu in Echtzeit dargestellt. Als Modellprozess diente das additive Fertigungsverfahren des Laserauftragschweißens mit Draht (LMD-w).

Hier erfordern etwa hohe Temperaturen, die Laserstrahlung sowie die entstehenden Rauchgas- und Partikelemissionen spezielle Schutzmaßnahmen, wie Sicherheitswände mit kleinen, dunkel getönten Fenstern. Dadurch bleibt der direkte Blick auf den Fertigungsprozess stark eingeschränkt, und ein Eingreifen in Echtzeit ist nicht möglich. Fehler werden oft erst nach Abschluss des Fertigungsprozesses sichtbar, was eine Analyse erschwert. Die Folge: eine erhöhte Ausschussrate, die den industriellen Einsatz des Verfahrens trotz seiner vielen Vorteile bislang unattraktiv macht.

Aufbereitete Prozessdaten werden an VR-Brille übertragen

Im Forschungsprojekt ‚Vitamine_5G‘ haben das Fraunhofer IPT und seine Partner eine neue Schnittstelle zwischen Mitarbeitenden an der Maschine, Prozessen und Anlagen geschaffen – gestützt auf 5G-Technologie. Dafür installierten die Forschenden am Fraunhofer IPT Sensorik und eine 5G-Infrastruktur, die eine kabellose Erfassung, Übertragung und Verarbeitung von Prozessdaten ermöglicht.

Zunächst erfassten die Forschenden die Maschine in ihren einzelnen Systemen und definierten die erforderliche Sensorik. Die Maschinenkomponenten wurden als 3D-Modelle aufbereitet und in einer virtuellen Umgebung eingebunden. Anschließend wurden die erfassten Daten mit im Projekt entwickelten Werkzeugbahnen kombiniert und in einer VR-Anwendung visualisiert. Studien mit Nutzerinnen und Nutzern zeigen eine hohe Anwendungsfreundlichkeit; zusätzlich erlaubt eine ebenfalls im Projekt entwickelte Datenbank die strukturierte Datenspeicherung und Weiterverarbeitung der Informationen.

VR-Umgebung zur virtuellen Prozessüberwachung

Um die großen Datenmengen in Echtzeit zu übertragen, nutzten die Forschenden die 5G-Infrastruktur des ‚5G-Industry Campus Europe‘ auf dem RWTH-Campus. Ein 5G-Router und mehrere 5G-HATs wurden bestehende Infrastruktur integriert. Stresstests zeigten die maxiam Fraunhofer IPT installiert und in die malen Transferraten des 5G-Netzes auf, während die Sensoren für eine optimierte Datenaufnahme und -verarbeitung angepasst wurden. Schließlich wurden die Prozessdaten an ein Computersystem übertragen und konnten mithilfe einer VR-Brille nahezu in Echtzeit analysiert werden.

Wegbereiter für die industrielle Serienfertigung

Mit den Ergebnissen des Projekts wollen die Forschenden die Prozessüberwachung beim LMD-w verbessern. Die gewonnene Datenbasis erhöht die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse und macht die Produktion effizienter und resilienter. Dies ebne den Weg für eine industrielle Serienfertigung auf höchstem Niveau, betonen die Beteiligten. Unternehmen könnten die Erkenntnisse zudem nutzen, um VR- und 5G-Technologien in ihre eigenen Fertigungsprozesse zu integrieren. Zukünftige Forschungsarbeiten sollen die Interaktion mit der Maschine während des laufenden Prozesses ermöglichen. So könnten die Anwenderinnen und Anwender Fehler in Echtzeit erkennen und eingreifen, bevor ein Bauteil unbrauchbar wird.

Seiten: 1 2



  • Geschäftsklimaindex sinkt erneut

    Geschäftsklimaindex sinkt erneut

    Nach 100,7 Punkten im Juli, fällt der Ifo-Geschäftsklimaindex im August auf unter 100 Punkte. Zwar bewerten die Unternehmen ihre aktuelle Lage besser, sind allerdings pessimistischer in ihren Erwartungen.

    mehr lesen: Geschäftsklimaindex sinkt erneut

  • Fünf Trends für die OT-Security

    Fünf Trends für die OT-Security

    Von Kryptografie über Drohnen bis hin zum digitalen Zwillingen – Kudelski Security gibt einen Überblick über Trends in der Operational Technology (OT).

    mehr lesen: Fünf Trends für die OT-Security

  • Visualisierungssoftware unterstützt das Modbus/TCP-Protokoll

    Visualisierungssoftware unterstützt das Modbus/TCP-Protokoll

    Für einen schnellen und umfassenden Überblick über eine Anlage stellt Pilz die webbasierte Visualisierungssoftware PASvisu bereit. In der neuen Version unterstützt diese jetzt auch das Modbus/TCP-Protokoll. Dieses ermöglicht eine schnelle…

    mehr lesen: Visualisierungssoftware unterstützt das Modbus/TCP-Protokoll

  • Mehr offene Stellen im verarbeitenden Gewerbe

    Mehr offene Stellen im verarbeitenden Gewerbe

    Mit insgesamt 1,16Mio. lag die Zahl der offenen Stellen rund 3 Prozent höher als im Vorjahresquartal. Dies geht aus der aktuellen Stellenerhebung des IAB hervor.

    mehr lesen: Mehr offene Stellen im verarbeitenden Gewerbe

  • Zweistelliges Wachstum beim Maschinenexport

    Zweistelliges Wachstum beim Maschinenexport

    Die Maschinenexporte aus Deutschland haben im 2. Quartal weiter an Fahrt gewonnen: Sie stiegen im Vorjahresvergleich um 23,5 Prozent auf 44,5Mrd.€. Im 1. Quartal lagen die Ausfuhren lediglich um 0,8…

    mehr lesen: Zweistelliges Wachstum beim Maschinenexport

  • Vertrauenswürdige Elektronik für das Internet der Dinge

    Vertrauenswürdige Elektronik für das Internet der Dinge

    Zwölf Partner aus Forschung und Industrie haben das Forschungsprojekt VE-Vides gestartet. Ziel ist die Entwicklung eines Sicherheitskonzepts für das Internet der Dinge.

    mehr lesen: Vertrauenswürdige Elektronik für das Internet der Dinge

  • Martina Hofmann übernimmt Vorsitz

    Martina Hofmann übernimmt Vorsitz

    Prof. Dr.-Ing. Martina Hofmann von der Hochschule Aalen ist neue Vorsitzende des VDE-Ausschusses Studium, Beruf und Gesellschaft. Neben klassischer Ausschussarbeit will sie die Themen Frauen und Technik sowie Klimaschutz in…

    mehr lesen: Martina Hofmann übernimmt Vorsitz

  • So können sich Unternehmen schützen

    So können sich Unternehmen schützen

    Eine aktuelle Studie des Digitalverbands Bitkom bewertet Ransomware als Haupttreiber für den enormen Anstieg an Cyberattacken. Die Erpresserangriffe verursachen bei den Betroffenen einen enormen wirtschaftlichen Schaden.

    mehr lesen: So können sich Unternehmen schützen

  • Steuerungstechnik, IT und IoT sicher verbinden

    Steuerungstechnik, IT und IoT sicher verbinden

    Die Vernetzung in der Industrie und das damit verbundene Industrial Internet of Things (IIoT) definieren die Anforderungen an die Sicherheit neu – und damit auch an die eingesetzten Automatisierungslösungen.

    mehr lesen: Steuerungstechnik, IT und IoT sicher verbinden

  • Doppelspitze bei Valantic CEC Schweiz

    Doppelspitze bei Valantic CEC Schweiz

    Florian Heidecke leitet seit Anfang August gemeinsam mit Reto Rutz Valantic CEC in der Schweiz.

    mehr lesen: Doppelspitze bei Valantic CEC Schweiz

  • Maschinen lernen voneinander

    Maschinen lernen voneinander

    Das Kunststoff-Zentrum SKZ in Würzburg führt im Rahmen des Forschungsprojekts Darwin mit dem Fraunhofer Spin-off plus10 mehrere Versuchsreihen durch. Ziel ist die Entwicklung kontinuierlich lernender Modelle, die eine höhere Qualität…

    mehr lesen: Maschinen lernen voneinander

  • Wirtschaftliche Lage in Deutschland im August

    Wirtschaftliche Lage in Deutschland im August

    Das Bruttoinlandsprodukt (BIP) ist im 2. Quartal gewachsen. Damit setzt die deutsche Wirtschaft ihren Erholungskurs fort.

    mehr lesen: Wirtschaftliche Lage in Deutschland im August