Die Maschine der Zukunft: virtuell und vernetzt

Brecher geht davon aus, dass sich die Werkzeugmaschine im Industrie-4.0-Umfeld vor allem hinsichtlich der Digitalisierung bzw. Virtualisierung sowie deren Vernetzung ändern müsse.

“Im ersten Fall [Digitalisierung/Virtualisierung] wird das Engineering signifikant sowohl durch aussagekräftige Modelle des mechanischen, als auch steuerungstechnischen Verhaltens optimiert. Ziel ist es dabei, die spätere Maschine bis in den Prozess hinein zu simulieren und frühzeitig Herausforderungen zu detektieren.” Die Vernetzung hingegen betreffe stärker die anschließende Betriebsphase. Zukünftige Werkzeugmaschinen müssten semantische Schnittstellen bereitstellen, um beispielsweise Prozessdaten in hoher Auflösung für erweiterte Analysen möglichst in Echtzeit bereitzustellen oder sich funktional in verketteten Systemen zu integrieren, so der Professor. Dies habe auch Auswirkungen auf die Gestaltung der Maschine:”Es gibt bereits automatisierte Fertigungszellen. Wir haben jedoch große Herausforderungen identifiziert, wenn es um den wirtschaftlichen Betrieb solcher Zellen (Roboter, Werkzeugmaschine, Lager) bei variantenreichen Kleinserien geht – also dem typischen Produktspektrum von kleinen und mittelständischen Unternehmen (KMU). Vielfach können Prozesse nicht hauptzeitparallel in Betrieb genommen werden, oder die dafür notwendige Expertise ist nicht vorhanden. Auch existieren bislang erst wenige Ansätze, eine funktional umfangreiche Schnittstelle zwischen Werkzeugmaschine und Roboter zu definieren, die sich bis in die CAD/CAM-NC bzw. RC-Kette integrieren lässt.” Hinsichtlich der zukünftigen Bedienung der Maschine äußert sich Prof. Brecher folgendermaßen:” Die Entwicklung neuer, innovativer Mensch-Maschine-Konzepte hat eine lange Historie am WZL. So wurde der Ansatz eines handlungsorientierten Bedienkonzepts – motiviert von heutigen Smartphones – mit multimodalen Schnittstellen erfolgreich validiert und so die Komplexität heutiger Human Maschine Interfaces signifikant gesenkt. Celos von DMG Mori verfolgt an dieser Stelle einen ganz ähnlichen Ansatz. Aktuell betrachten wir im Projekt MaxiMMI unter Beteiligung führender Werkzeugmaschinenhersteller und -zulieferer – u.a. Siemens, die Index-Werke, ProCom, die Chiron-Werke, Fecken-Kirfel und die RWTH Aachen – darüber hinaus die Integration neuartiger Bediengeräte wie Smart Watches, Tablets oder Multimediabrille im WZM-Umfeld.” Auch das Thema Energieeffizienz ist wichtig für zukünftige Werkzeugmaschinen: “Das Themenfeld Energieeffizienz ist nach wie vor Gegenstand aktueller Förderausschreibungen. Aktuelle Arbeiten beschäftigen sich am WZL mit der Reduktion unproduktiver Warmlaufzeiten, um auch in kurzen Produktionspausen die Maschinen kurzfristig und flexibel abzuschalten. Im Sinne der ganzheitlichen Betrachtung muss das Thema Energieeffizienz stark im Kontext der Produktivität betrachtet werden, um den Energieeinsatz pro Bauteil zu senken.”