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Jul 21, 2023

Die Digitalisierung von Werkzeugmaschinen kommt CNC-Herstellern und -Anwendern zugute

Intelligente virtuelle Maschinen bieten geringere Programmierkosten, fortschrittliche Maschinentechnik, eine höhere Qualität der fertigen Teile und eine höhere Maschinenauslastung. Computer-numerisch gesteuerte Maschinen (CNC) spielen eine entscheidende Rolle

Intelligente virtuelle Maschinen bieten geringere Programmierkosten, fortschrittliche Maschinentechnik, eine höhere Qualität der fertigen Teile und eine höhere Maschinenauslastung.

Computer-numerisch gesteuerte Maschinen (CNC) spielen in einer Reihe von Fertigungsanwendungen eine wichtige Rolle. CNC-Maschinen verwandeln Materialien wie Metall, Verbundwerkstoffe und Kunststoff in fertige Teile. Da sich CNC-Maschinen ständig weiterentwickeln, erfordern sie immer kompliziertere Komponenten, schnellere Betriebsgeschwindigkeiten und ausgefeiltere Softwarelösungen.

Auf dem Weg zur Digitalisierung geht es nicht unbedingt darum, einer Abfolge von Ereignissen oder Schritten zu folgen. Schon der Anfang ist der wichtigste Schritt. Die SINUMERIK Adaptive Control and Monitoring Suite (ACM) von Siemens kann sowohl Maschinenbauer als auch Endanwender auf dem Weg der digitalen Transformation begleiten. Die Lösungen umfassen sowohl Hardware als auch Software, die direkt in Maschinen installiert wird, um die Leistung zu verbessern, PC-basierte intelligente virtuelle Maschinen und sogar serverbasierte Lösungen für die Verwaltung der Werkstatt. Der Schwerpunkt von ACM (das direkt auf der CNC installiert werden kann) liegt auf der Digitalisierung mit dem Ziel, die Fertigung zu beschleunigen und die Produktivität zu steigern. Die ACM-Steuerungssequenz ist in Abbildung 1 dargestellt. „Wenn ACM im adaptiven Modus läuft, misst es die Werkzeugbelastung und Spindellast, und basierend auf dieser Live-Last passt die Software den Vorschub-Override in Echtzeit an“, sagte Gus Gremillion, Lösungsberater bei Siemens. „Wenn das Werkzeug unterbelastet ist, erkennt ACM die geringere Belastung des Werkzeugs und erhöht den Vorschuboverride. Das Ergebnis ist eine verkürzte Zykluszeit. Darüber hinaus kann ACM das Werkzeug schützen, indem es eine Werkzeugüberlastung verhindert.“

Digitale Zwillinge sind digitale Versionen physischer Objekte oder Orte. Menschen in zahlreichen Industriezweigen nutzen digitale Zwillinge, um mehr Einblick in die Leistung ihrer CNC-Maschinen und -Prozesse zu gewinnen. Ein CNC-Trend, den man im Auge behalten sollte, ist die Verwendung digitaler Zwillinge während des Einrichtungsprozesses, um Überraschungen in der Produktion zu vermeiden. „Wir beschäftigen uns mit dem digitalen Zwilling der Werkzeugmaschinen, damit [Benutzer] ihre Teileprogramme validieren, ihre Bediener in einer Offline-Umgebung schulen und die Zykluszeit abschätzen können.“ ohne auf der realen Maschine sein zu müssen“, sagte Gremillion. Jede Maschine hat ihren eigenen digitalen Zwilling. „Wir suchen nach Möglichkeiten, die Leistung intelligenter CNC-Maschinen im Handumdrehen zu verbessern“, sagte Gremillion. „In der digitalen Zwillingsumgebung können Benutzer ihre Teileprogramme überprüfen, um Zykluszeit, Werkzeugwegoptimierung, Unfallvermeidung und Bedienerschulung/Kenntnisse für die Bearbeitung des Teils und die Verwendung der Werkzeugmaschine zu ermitteln.“

Industrie 4.0 und Digitalisierung waren in den letzten Jahren große Themen. „Ich denke, es erlebt einen Aufschwung, insbesondere mit einigen der neuen Funktionen, die in den letzten Jahren eingeführt wurden“, sagte Gremillion. „Für Benutzer ist es wichtig, einen klar definierten Anwendungsfall zu haben. Wenn Menschen ihre Digitalisierungsreise beginnen, ist der Gedanke oft so: „Lasst uns die Daten besorgen und dann können wir anfangen, damit zu arbeiten.“ Wenn Sie engagierte Datenwissenschaftler haben, die die Zeit und die Ressourcen haben, diese Daten zu sichten, um diese Trends zu finden, könnte das sicherlich funktionieren.“ Allerdings verfügen die meisten Fertigungsunternehmen nicht über diese Art von Ressourcen. „Es ist immer gut, klare Ziele festzulegen, wie zum Beispiel die Reduzierung der Zykluszeiten um 5 %, und dann auszuwählen, welche Lösungen dabei helfen können, diese Ziele zu erreichen, sie umzusetzen, sie zu bewerten und von dort aus weiterzumachen“, sagte Gremillion. „Die Identifizierung von Anwendungsfällen ist bei jeder Digitalisierungslösung wichtig.“ Dies ist der erste Artikel in der von Siemens gesponserten Reihe „Maschinenwerkzeug-Digitalisierung“. Zu den weiteren Artikeln der Reihe gehören: Edge Computing ermöglicht die intelligente Digitalisierung von CNC-Maschinen.

Jack Smith ist leitender Redakteur für Automation.com und das InTech-Magazin von ISA. Er war mehr als 20 Jahre lang in der Industrie tätig – von der Stromerzeugung über Instrumentierung und Steuerung bis hin zur Automatisierung und von der elektronischen Kommunikation bis hin zu Computern – und ist seit mehr als 25 Jahren als Fachjournalist tätig.

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