16. September 2016
Industrie 4.0 im Fräsprozess: Flexible, mechatronische Spannsysteme mit aktiver Schwingungsdämpfung
Die digitale Vernetzung der Produktion prägt die »Vierte industrielle Revolution«. Um beste Voraussetzungen für die Herausforderungen der Industrie 4.0 zu schaffen, brauchen produzierende Unternehmen hochflexible, vernetzte und anpassungsfähige Produktionsmittel. Ein großes Potential zur Produktivitätssteigerung steckt in die Verwendung von intelligenter Spanntechnik.
Für die Industrie-4.0-Produktion müssen nicht nur Informationen effektiv und effizient verarbeitet werden, sondern die Produktionsmittel selbst müssen physisch in der Lage sein, ihre geometrische Form und Kinematik flexibel an die jeweilige Aufgabenstellung anzupassen. Eine stetig steigende Produktvielfalt stellt für zerspanende Herstellungsverfahren eine große Herausforderung dar. Denn Fräsprozesse werden oft durch Schwingungen, vor allem bei lang auskragenden und dünnwandigen Bauteilen, in ihrer Leistungsfähigkeit stark beeinträchtigt.
Ziel des Projekts »FixTronic« ist es nun, ein mechatronisches Stabilisierungssystem zu entwickeln, welches Prozessschwingungen und Instabilitäten durch aktive Schwingungsdämpfung und aktive Drehzahlanpassung der Maschinenspindel minimiert: So werden während der Fräsbearbeitung Zustandsinformationen des Werkstücks mittels Sensoren im Spannsystem erfasst und mit einer adaptiven Regelung verknüpft. Durch Piezoaktoren wird eine gezielte Gegenschwingung in das Werkstück induziert, wodurch Schwingungen signifikant reduziert werden. Das »FixTronic«-Stabilisierungssystem ermöglicht so die Nutzung leistungsfähiger Prozessparameter bei gleichzeitig hoher Qualität der Produktionsergebnisse. Durch die adaptive Regelung des Systems können Werkstücke mit unterschiedlicher Geometrie prozesssicher eingespannt werden – dadurch schließt sich die Flexibilitätslücke in der zerspanenden Produktion. Die Vernetzung des Spannsystems mit der Werkzeugmaschine ermöglicht die effektive Prozessüberwachung des Stabilitätsverhaltens im Werkstück und erlaubt so die prozesssichere Bearbeitung mit leistungsfähigen Parametern.
Mit »FixTronic« wird das Werkstück selbst zum cyberphysischen System im Sinne der Industrie 4.0 und wird so zum Informationsträger für die autonome Prozesssteuerung durch das Produkt. Das Projekt »FixTronic« verbindet die Stärken verschiedener nordrheinwestfälischer Hochtechnologiestandorte in den Bereichen Produktion und Mechatronik, um dadurch eine entscheidende Flexibilitätslücke der Industrie 4.0 zu schließen.
Dieses Vorhaben wird aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) gefördert.
Projektpartner
- CP autosport GmbH, Büren
- Fraunhofer-Einrichtung für Entwurfstechnik Mechatronik IEM, Paderborn
- Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT, AachenInnoclamp GmbH, Aachen
- WBA Aachener Werkzeugbau Akademie GmbH, Aachen