Spanntechnik wird clever und nachhaltig

Mit cyberphysikalischen Spannsystemen arbeitet das Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) an der Leibniz Universität Hannover bereits mit Erfolg: Das Institut hat im Verbundprojekt TensorMill das weltweit erste Spannsystem für die intelligent vernetzte Fertigung zur effizienten und prozesssicheren Produktion von sicherheitsrelevanten Integralbauteilen entwickelt. Mit derartigen Forschungsprojekten macht das Institut auch der Spanntechnikbranche Mut, in Digitalisierung zu investieren.

Mit cyberphysikalischen Spannsystemen arbeitet das Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) an der Leibniz Universität Hannover bereits mit Erfolg: Das Institut hat im Verbundprojekt TensorMill das weltweit erste Spannsystem für die intelligent vernetzte Fertigung zur effizienten und prozesssicheren Produktion von sicherheitsrelevanten Integralbauteilen entwickelt. Mit derartigen Forschungsprojekten macht das Institut auch der Spanntechnikbranche Mut, in Digitalisierung zu investieren.

Kennwerte ermitteln

Drahtlose Technik setzen die Fellbacher nicht deshalb ein, um kabelgebundene Systeme zu ersetzen. Im Fokus steht vielmehr, Kennwerte wie Positionen oder Maschinenzustände zu ermitteln, die sich vorher nicht abfragen ließen. Dabei spielt die drahtlose Übertragungstechnik vor allem in Maschinen ihre Stärke aus, in denen sich beispielsweise Kabel nicht verlegen lassen, weil in ihnen drehende Maschinentische arbeiten.

Das Set aus Gateway, Sender-Units und Mikroschaltern sowie Wlan-Router und weiterem Zubehör überträgt Positionen drahtlos, störungsfrei und energiesparend per Bluetooth an die Maschinensteuerung oder auf Tablets. Die Fellbacher entschieden sich bewusst für den Einsatz von Bluetooth Low Energy 4.0, denn diese Übertragungstechnik kommt mit sehr wenig Energie aus. Daher müssen die Batterien nur alle 1,5 bis fünf Jahre ausgewechselt werden. Als Schnittstelle dient das Gateway, das die Funksignale empfängt, überwacht, visualisiert und an die Maschinensteuerung oder an Tablets weiterleitet. Die Reichweite beträgt mindestens zehn Meter, die sich per Antennenverlängerungen erweitern lässt.

Funk-Signale von Robotergreifer, Werkstück oder Hydraulik

Auf das Zusammenspiel von hochpräziser Haltekraft, Funktechnik und Sensorik setzt auch die Schunk GmbH & Co. KG aus Lauffen/Neckar. Mit einem smarten Hydrodehnspannfutter hat Schunk einen intelligenten Werkzeughalter vorgestellt, der den Zerspanungsprozess unmittelbar am Werkzeug überwacht und eine Echtzeitregelung der Schnittparameter ermöglicht. Die Gemeinschaftsentwicklung mit der TU Wien und der Tool IT GmbH Wien nutzt die Potenziale der integrierten Prozessüberwachung direkt am Werkzeughalter, also dort, wo der Span erzeugt wird. Die Sensorik erfasst die Vibrationen und Schwingungen des Werkzeugs. Bewährt hat sich das System bereits beim prozesssicheren Fräsen, Bohrsenken und Mikrozerspanen

Nachhaltig Fräsen

Ebenso wie das Vorgängermodell überträgt das intelligente System die Daten drahtlos an eine Empfangseinheit im Maschinenraum und von dort per Kabel an eine Regel- und Auswerteeinheit. „Das Werkzeugspannmittel ist elektronisch clever“, freut sich Jochen Ehmer, Executive Vice President Clamping Technology bei Schunk. „Es leistet also auch im Hinblick auf die nachhaltige Fertigung einen wichtigen Beitrag zur Vermeidung von Ausschuss und Verschwendung.“

Seine Stärke spielt das smarte System im Zusammenspiel mit dem digitalen Produktionsnetzwerk aus. „Eingebunden in übergeordnete Systeme wie ein Manufacturing Execution System oder eine Maschinensteuerung lassen sich hochgenaue Zerspanprozesse zuverlässig überwachen und regeln“, erklärt Ehmer. „Die Voraussetzung ist jedoch, dass das System hochpräzise und verlässlich arbeitet – auch bei erhöhter Drehzahl. Nur so lassen sich kleinste Überschreitungen der Schwingungsgrenzen erkennen.“ Daher legte man bei Schunk den Werkzeughalter nun auf eine maximale Drehzahl von 30.000 Umdrehungen pro Minute aus.

Im schnellen Zugriff

Während der Fachmesse für Metallbearbeitung können sich Interessierte nicht nur über die neuen Einsatzmöglichkeiten von Werkzeughaltern, sondern auch über Innovationen informieren, die im Frühjahr erscheinen: Eine spezialisierte Variante bietet laut Schunk eine Datenschnittstelle, die gleichzeitig Prozesse und Maschinen überwacht, eine andere soll dank voller Maschineneinbindung sogar Prozesse in Echtzeit regeln.