Virtuelles Ebenbild des Werkzeugs

Der digitale Zwilling wird für den Zerspanungsprozess immer wichtiger

Der Datenaustausch bei Werkzeugen und das Verständnis dafür gewinnen zunehmend an Bedeutung. »Wie bei jedem realen Zerspanungsprozess das reale Zerspanungswerkzeug eine wichtige Rolle spielt, so ist für die virtuelle Abbildung von Prozessen das virtuelle Werkzeug entscheidend«, sagt Claudia Kleinschrodt, wissenschaftliche Mitarbeiterin am Lehrstuhl für Konstruktionslehre und CAD der Universität Bayreuth. Sie beschäftigt sich dort mit den Problematiken beim CAD-Datenaustausch von Werkzeugmodellen. Dieser sogenannte digitale Zwilling vereint alle Eigenschaften des realen Werkzeugs und kann dieses durchgängig in allen digitalen Prozessen abbilden. Eine durchgängige Digitalisierung »erlaubt beispielsweise eine virtuelle Inbetriebnahme oder die simulative Optimierung von Prozessparametern. Da es möglich ist, sämtliche Informationen über das Werkzeug zentral abzulegen, kann auf Veränderungen des Werkzeugs während seiner Lebenszeit – etwa durch Nachschleifen – reagiert werden, die Parameter können angepasst werden und somit wird eine gleichbleibende Qualität der Produkte gewährleistet«, erläutert Kleinschrodt.

Jedes Werkzeug benötigt seinen digitalen Zwilling, um in der virtuellen Welt abgebildet zu werden. An das virtuelle Werkzeug werden jedoch andere Anforderungen als an das reale Objekt gestellt. Ein ausreichender Informationsgehalt des digitalen Zwillings ist die Voraussetzung für funktionierende digitale Prozesse. Foto: Uni BayreuthJedes Werkzeug benötigt seinen digitalen Zwilling, um in der virtuellen Welt abgebildet zu werden. An das virtuelle Werkzeug werden jedoch andere Anforderungen als an das reale Objekt gestellt. Ein ausreichender Informationsgehalt des digitalen Zwillings ist die Voraussetzung für funktionierende digitale Prozesse. Foto: Uni Bayreuth

»Der digitale Zwilling vereint alle Eigenschaften des realen Werkzeugs.«

Claudia Kleinschrodt, wissenschaftliche Mitarbeiterin am Lehrstuhl für Konstruktionslehre und CAD der Universität Bayreuth, die sich dort mit den Problematiken beim CAD-Datenaustausch von Werkzeugmodellen beschäftigt. Foto: Uni BayreuthClaudia Kleinschrodt, wissenschaftliche Mitarbeiterin am Lehrstuhl für Konstruktionslehre und CAD der Universität Bayreuth. Foto: Uni Bayreuth

Toolmanagementsysteme sind Voraussetzung für Automatisierung und Vernetzung
Um einen Überblick über die große Anzahl an verwendeten Werkzeugen in Betrieben zu erhalten, sind effiziente Toolmanagementsysteme (TMS) unabdingbar. Sie stellen eine Voraussetzung für Automatisierung und Vernetzung dar. Ein funktionierender Datenaustausch ist dabei nicht nur wichtig, um das TMS mit den benötigten Informationen zu versorgen. Er ist vielmehr für jeden digitalen Schritt in der Prozesskette entscheidend. Hierbei stellt neben dem Informationsgehalt vor allem die Kompatibilität zwischen den unterschiedlichsten Systemen eine Herausforderung dar. Große Erwartungen mit Blick auf dieses Thema hat die Digitalisierungsexpertin Claudia Kleinschrodt an die bevorstehende Metav: »Speziell im Hinblick auf den Datenaustausch und die virtuelle Fertigung interessieren mich vor allem die Entwicklungen im Bereich Smart Factory und die wirtschaftliche Umsetzung der an Forschungseinrichtungen entwickelten Theorien.«

Zerspanungswerkzeuge sind Teil der digitalen Prozesskette
»Beim Stichwort Industrie 4.0 denkt man meist an digitale Fabriken, ans Internet der Dinge, an Datenspeicherung in der Cloud oder vielleicht auch an robotergestützte Fertigung. Zerspanungswerkzeuge werden in diesem Zusammenhang kaum wahrgenommen«, sagt Thomas Funk, Mitarbeiter im Technischen Büro der Emuge-Werk Richard Glimpel GmbH & Co. KG aus Lauf an der Pegnitz. »Der digitale Zwilling des Zerspanungswerkzeugs, der für diese Situation geschaffen wurde, enthält alle notwendigen Informationen, um alle Stationen, die das Werkzeug in der Fabrik durchläuft, virtuell abzubilden«, erläutert Funk. »Ich erwarte, dass der Trend der vergangenen Jahre anhält und die Bedeutung der digitalen Werkzeugdaten weiter steigt. DieNachfrage nach Daten steigt stetig und deshalb werden wir auf der Metav u. a. unsere neue Homepageanwendung präsentieren, auf der der digitale Zwilling zu vielen unserer Katalogartikel für unsere Kunden hinterlegt worden ist und kostenlos heruntergeladen werden kann«, blickt er auf die 20. Messe für Technologien der Metallbearbeitung voraus.

 »Ich erwarte, dass der Trend der vergangenen Jahre anhält und die Bedeutung der digitalen Werkzeugdaten weiter steigt.«

Claudia Kleinschrodt, wissenschaftliche Mitarbeiterin am Lehrstuhl für Konstruktionslehre und CAD der Universität Bayreuth

»Das Zerspanungswerkzeug ist Teil einer Prozesskette und unterliegt im Gegensatz zu fast allen anderen Produktionsmitteln einem Verschleiß. Informationen zum Werkzeug müssen digital vorliegen, um in der Prozesskette verwendet werden zu können. Dies betrifft zum einen alle Informationen zu geometrischen Abmessungen, zum anderen Informationen zum Einsatz des Werkzeugs«, erläutert Markus Kannwischer, Leiter Technik und Mitglied der Geschäftsleitung der Paul Horn GmbH in Tübingen. Informationen zum Verschleiß und zum Einsatz des Werkzeugs sind daher wichtig für die Prozesssteuerung. Sie können zum einen aus dem Werkzeug selbst generiert werden. Hier sendet das Werkzeug selbst Informationen beispielsweise Daten wie Druck, Temperatur und Schwingungen. Diese Informationen erlauben Rückschlüsse auf den Zustand und die Belastung der Schneide und zudem auf die Prozessstabilität. Die entsprechenden Zerspanungsparameter können dann automatisch über die Steuerung angepasst werden. Zum anderen können Informationen an der Spindel, an der Maschine oder über separate Messvorrichtungen aufgenommen werden, die dann ebenfalls Rückschlüsse über den Zustand der Schneide erlauben. abm

Erschienen in »stahlmarkt« Ausgabe 2.2018, S. 46 ff.

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