Fraunhofer IMS Mit RFID Wartungsaufwand minimieren

Bohrspindel im industriellen Fertigungsprozess: Mithilfe »intelligenter« Werkzeuge für Industrie 4.0 lassen sich Prozesse autonom via RFID optimieren.
Bohrspindel im industriellen Fertigungsprozess: Mithilfe »intelligenter« Werkzeuge für Industrie 4.0 lassen sich Prozesse autonom via RFID optimieren.

Ziel des Projekts »Cute Machining« vom Fraunhofer IMS ist es, mittels einer individuellen Lebenszyklusakte für Werkzeuge und RFID als Übertragungstechnik Produktivität, Qualität, Durchlaufzeit und Bestand herstellender Betriebe im Industrie-4.0-Zeitalter zu optimieren.

Nach dem Motto »Gleiche Arbeitszeit für alle« werden Werkzeuge wie Bohrer, Fräsen oder Hobel nach einer festgelegten Zeit ausgetauscht oder nachgeschliffen – ob es nötig ist oder nicht. Das erhöht nicht nur den Wartungsaufwand, sondern ist auch kostenintensiv. Hinsichtlich der Standzeit hat das eine Schwankungsbreite von ca. 25 Prozent zur Folge. Um Stillstände und Werkstückschäden zu vermeiden, werden Werkzeuge daher häufig zu früh gewechselt. Dies kann sich in Mehrkosten von bis zu 50 Prozent niederschlagen. Mithilfe »intelligenter« Werkzeuge für Industrie 4.0 lassen sich Prozesse autonom optimieren, RFID-Tags ermöglichen den unterbrechungsfreien Betrieb.

Der Schlüssel zum Erfolg – und mehr Produktivität bei der Nutzung von Werkzeugen – ist die Bestimmung der maximal möglichen Standzeit jedes einzelnen Werkzeugs. Hierfür müssen jedoch zahlreiche individuelle Faktoren berücksichtigt werden, wie die jeweilige Schneidtätigkeit, Einstellungen durch Mitarbeiter oder das Material der Werkstücke. Die Lösung: Eine individuelle Lebenszyklusakte, in der jedes Ereignis im Leben eines Werkzeugs festgehalten wird. Basierend auf diesen Daten entsteht dann in einem speziellen Management-Tool ein digitaler Werkzeugzwilling, über den präzise ermittelt werden kann, wann ein Werkzeug ausgetauscht oder erneuert werden muss.

Wie aber kommen die Daten vom Werkzeug in das Management-Tool? Manuelles Auslesen scheidet aus. Nicht nur, weil hierfür der Betrieb unterbrochen werden muss, sondern auch, weil sich die Werkzeuge oft an unzugänglichen Orten befinden und herkömmliche Übertragungsmethoden durch das meist metallische Umfeld gestört werden.

Forscher vom Fraunhofer IMS haben diese Herausforderung mit einer eigens entwickelten RFID-Technologie gemeistert. Die neuen Transponder arbeiten auf einem Frequenzbereich von 5,8 GHz und können auch in der schwierigen metallischen Umgebung von Produktionsstätten aus bis zu 1 Meter Entfernung ausgelesen werden. Erst dadurch wird eine effektive Kommunikation zwischen Werkzeug und Datenbank möglich. Weil der RFID-Transponder eine Fläche von weniger als 5 mm2 einnimmt, kann er leicht in die Oberfläche von Werkzeugen eingebaut werden.

Das Projektkonsortium setzt sich neben dem Fraunhofer IMS aus den Technologieunternehmen CIMSOURCE GmbH und PROMETEC Gesellschaft für Produktions- Mess- und Automatisierungstechnik mbH, der ID4US GmbH, dem Heinz Nixdorf Institut der Universität Paderborn sowie dem Anwendungspartner Sandvik Coromant Deutschland zusammen. »Cute Machining« wird im Rahmen des Programms »EFRE-NRW« durch die Landesregierung NRW und die EU gefördert.