Die Überwachung von Maschinen und Anlagen auf der Basis von Messdaten ermöglicht optimierte Fertigungsprozesse.

Prozess-überwachung für die zerspanende Bearbeitung

Hohe Produktivität in Verbindung mit niedrigen Fertigungskosten und hoher Werkstückqualität sind wesentliche Voraussetzungen für Nachhaltigkeit, Rentabilität und Wettbewerbsfähigkeit. Gerade bei schwer zerspanbaren Werkstoffen können die Standzeiten der Werkzeuge stark schwanken, was sich wiederum auf die Produktqualität auswirkt. Trotz Digitalisierung sind produzierende Unternehmen auch heute noch auf das Know-how ihrer Mitarbeiter angewiesen, die Prozesse mithilfe ihrer langjährigen persönlichen Erfahrung bewerten, anpassen und verbessern. In Zeiten von Fachkräftemangel und erhöhter Fluktuation in der Fertigung steigt damit das Risiko, dass wertvolles Know-how verloren geht und eine unabhängige Sicherung der Prozessqualität zunehmend schwieriger wird.

Die verlässliche Überwachung der zerspanenden Bearbeitung liefert wertvolle Echtzeitdaten über den laufenden Prozess und bildet damit die Grundlage für betriebssichere, produktive und reproduzierbare Fertigungsverfahren. So lassen sich fundierte Entscheidungen über kurz- und langfristige Verbesserungen treffen. Im Idealfall ermöglicht die Überwachung von Maschinen und Prozessen den Anwendern, sofort auf Anomalien in den hochdynamischen Bearbeitungsprozessen zu reagieren, um eine hohe Produktivität zu sichern, die Ausschussrate zu senken und die Werkzeugstandzeit zu erhöhen. Daher ist eine kontinuierliche Maschinen- und Prozessüberwachung mit zuverlässigen Sensoren unerlässlich. Darüber hinaus kann eine gute Prozessdokumentation auf Basis der Überwachungsdaten und Messhistorien zusätzliches Prozesswissen generieren und damit zu effektiven Schulungen und Kompetenzerweiterungen beitragen. Dies kann auch für objektive Bewertungen bei der Einrichtung und dem Benchmarking von Prozessen, Produktionslinien und Fabriken genutzt werden. Darüber hinaus unterstützt es den Maschinenbediener dabei, die geforderten Qualitäten schnell und zuverlässig zu erreichen, unabhängig von der individuellen Erfahrung.

Maschinenüberwachung bei Hartdrehanwendungen – mit Kistler

Minganti Global AB (Schweden)

Minganti ist ein spezialisierter Hersteller für Hartdreh- und Honmaschinen mit weltweit über 1.000 installierten Maschinen. In Zusammenarbeit mit Kistler wurde ein Maschinenüberwachungssystem entwickelt, das aus einem piezoelektrischen Dehnungssensor, einem Beschleunigungssensor und einem digitalen Ladungsverstärker für die Maschinenkommunikation besteht. Die Lösung ermöglicht die indirekte Messung von Schnittkräften, die Überwachung von Werkzeugverschleiß und bruch sowie die Verbesserung der Profilgenauigkeit von Lagern und anderen hochpräzisen Komponenten.

Entdecken Sie, wie es funktioniert! Klicken Sie und schauen Sie sich das Video an!

Werkzeugverschleiß überwachen

Nur wenn Sie den Zustand Ihrer Werkzeuge kennen, können Sie diese rechtzeitig austauschen. Es besteht ein signifikanter Zusammenhang zwischen dem Verschleiß von Schneidwerkzeugen/Schleifmitteln und Kräften bzw. Vibrationen. Darüber hinaus hängen die erreichte Produktqualität und die gewählten Schnittdaten (wie schnell der Schneidprozess durchgeführt werden kann) mit dem Verschleiß des Schneidwerkzeugs/Schleifmittels zusammen.

Anomalien erkennen

Unvorhersehbare Änderungen im Prozessverhalten sofort erkennen. Werkzeugbruch, Spänestau oder andere unvorhersehbare Ereignisse können sich negativ auf den Prozess, die Qualitätskosten und Lieferzeiten wichtiger Produkte auswirken. Während Werkzeugbrüche zu lästigem, aber nachvollziehbarem Ausschuss führen, der frühzeitig vermieden werden kann, führen andere Störungen oft zu Abweichungen, die gar nicht erkannt werden. Im Falle von Kundenreklamationen kann es dadurch zu hohen Qualitäts- und Prüfkosten kommen. Mit der kontinuierlichen Prozessüberwachung können kritische Produktionsschritte zu 100 % überwacht werden, um selbst kleinste Fehler zu erkennen.

Produktivität steigern

Prozesse durch Wissensaufbau optimieren. Fertigungsprozesse werden oft nach heuristischen Regeln ausgelegt, die den Prozess zwar sicher machen, aber oft nicht die optimale Leistung erreichen. Die piezobasierte Prozessüberwachung erzeugt kontinuierlich hochauflösende Daten, die eine langfristige Beurteilung der Systembelastung ermöglichen und Optimierungspotenziale aufzeigen. Durch schrittweise Anpassung der Parameter werden Prozesse sicher an ihre Leistungsgrenzen geführt. Darüber hinaus können Fertigungsanlagen durch den Aufbau von Regelkreisen reagieren und sich anpassen – nicht nur auf den Verschleiß der Maschine und der Schneidwerkzeuge, sondern auch auf unerwartete Anomalien in Bezug auf die Maschine und den Prozess.

Kosten reduzieren

Das Mensch-Maschinen-Verhältnis in neuen Produktionsstraßen verringern. Sensorlösungen zur Überwachung von Maschinen und Prozessen können selbst kleine und hochdynamische Ereignisse (erwartete wie unerwartete) erfassen. Da mehrere Maschinen dank der Verfügbarkeit digitaler „Live-Daten“ von einem einzigen Ort aus überwacht und gesteuert werden, kann die Zahl der Bediener und anderer unterstützender Funktionen verringert werden. Dies wiederum führt zu einer Senkung der Betriebskosten.

Überwachung und Steuerung des Herstellungsprozesses verbessern die Maschinen- und Prozesszuverlässigkeit, senken die Ausschussquote und/oder vermeiden schlechte Qualität und verringern die damit verbundenen Kosten.

Besserer und effektiverer Kompetenzaufbau

Durch den Einsatz von Überwachungs- und Steuerungstechnik wird ein digitaler Zwilling der gesamten Produktionskette erzeugt. Diese digitale und gut strukturierte Datenumgebung verbessert sich ständig und ermöglicht es den Nutzern, geeignete Dokumentationen und andere Lehrmittel zu erstellen, um die Fähigkeiten von Arbeitnehmern und Managern auf verschiedenen Ebenen zu verbessern.

Gute Entscheidungsfindung

Dank der vernetzten ERP-Systeme von Lieferanten, Herstellern und Kunden steigen die Anforderungen an die Liefergenauigkeit kontinuierlich. Durch die Überwachung und Steuerung des Fertigungsstatus kann die Lieferung an den Kunden verbessert werden. Darüber hinaus ermöglichen die verfügbaren Daten aus verschiedenen Fertigungsstandorten aussagekräftige Vergleiche und Statusberichte sowie verbesserte Prognosen und Fertigungs- bzw. Unternehmensplanung. So kann die Entscheidungsfindung verbessert werden – nicht nur in den Fabriken, sondern auch im Management und in Bezug auf die Lieferkette.

Kistler bietet Messlösungen zur Erfassung und Überwachung hochdynamischer Bearbeitungsprozesse auf Basis von Kräften (Kraft und Dehnung), akustischen Emissionen und Schwingungen. Die robuste Messtechnik ist direkt an die Maschinensteuerung angeschlossen und eignet sich für Anwendungen in rauer Umgebung.

Darüber hinaus bietet Kistler intelligente Wartungsdienste und Schulungen zu Bearbeitungsanwendungen, CNC-Maschinenbewertung und Machining Excellence an.