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Industrie 4.0 in der Spanntechnik

Spannmittel als Bindeglied zwischen Maschine und Werkzeug sind wesentlich für Industrie 4.0
Neue Spannung in der Digitalisierung

Wie die Luft zum Atmen braucht die digitale Fabrik Daten. Für ein optimales Ergebnis, müssen die Daten den echten Bearbeitungsprozess so gut wie möglich widerspiegeln. Von daher sollten die Sensoren so nah wie technisch machbar am Zerspanungspunkt sitzen. Das Spannmittel zum Beispiel bietet dafür einen idealen Platz. Autor: Frederick Rindle

Die digitale Vernetzung sowie die Kommunikation der einzelnen Systemkomponenten sind in einer modernen zukunftsweisenden Fertigung wichtige Bausteine um Kosten, Qualität und Produktivität nachhaltig zu optimieren. „Smarte Spannmittel mit entsprechender Sensorik können als Bindeglied zwischen Maschine und Werkzeug wichtige Informationen über die Bearbeitung geben“, sagt Jochen Schmidt, Produktmanager Spanntechnik bei der Mapal Dr. Kress KG. „So können beispielsweise Werkzeuge standzeittechnisch länger eingesetzt werden oder im Umkehrschluss vor einem Werkzeugbruch ausgewechselt werden. Zudem können Dispositionsgrößen genauer bestimmt und der digitale Service für die Kunden ausgebaut werden“, so Schmidt.

„Die Faktoren Automatisierung, Flexibilisierung und Digitalisierung werden künftig zu maßgeblichen Erfolgskriterien in der Produktion“, ist sich auch Markus Michelberger, Vertriebsleitung Spanntechnik, Heinz-Dieter Schunk GmbH & Co. Spanntechnik KG, sicher. „Fertigungssysteme von morgen sind vollständig vernetzt und erfassen unter anderem auch mithilfe der Spannmittel und Greifsysteme permanent sowohl den eigenen Status als auch den ihrer Umwelt. Mit Hilfe von Sensoren werden Spannmittel schon bald in der Lage sein, permanent die Spannkraft zu überwachen. Fällt die Spannkraft ab oder kommt es zu Vibrationen, werden die Zerspanungsparameter automatisch angepasst, um einen sicheren Prozess und eine maximale Effizienz zu gewährleisten.“
Maschinenraumsimulationen inklusive Spannmittel
Die Daten aus den Spannmittel sind zudem auch für eine Simulation des Bearbeitungsprozesses von Vorteil. So setzt zum Beispiel der Schweizer Hersteller Triag die Daten aus der Konstruktion für die Erstellung der Bearbeitungsprogramme ein. „Maschinenraumsimulationen inklusive Spannmittel, Werkstücke und Operationsabläufe tragen zur Erleichterung der Arbeitsgänge wesentlich bei“, erklärt Dashmir Ramadani, der bei Triag-International im technischen Vertrieb tätig ist.
Die Spanntechnikhersteller sind an dem Thema Daten schon seit längerem dran: So zählt zum Beispiel die Integration von Sensoren in Spannsysteme bereits seit sieben Jahren zu den Entwicklungsschwerpunkten von Ott-Jakob. Dabei hat vor allem die Qualität der Daten Ott-Jakob überzeugt. „Die Werkzeugspannsysteme stehen im Kraftfluss der Bearbeitung und genau dort, wo Statusinformationen aufgrund der Übertragungsstrecke eindeutig sind und nicht von anderen Störgrößen verrauscht werden“, sagt Hubert Sykora, Leitung Vertrieb, Ott-Jakob Spanntechnik GmbH. „Durch die exponierte Position der Komponenten innerhalb einer Werkzeugmaschine, bietet die Spanntechnik großes Potenzial für die Gewinnung von hochwertigem Datenmaterial.“
„Neben der Datenqualität bietet auch die Spannkraftmessung einen großen Nutzen. „Inzwischen erkennt man den großen Nutzen der Spannkraftmessung zur Beurteilung der für das Werkstück idealen Spannkraft, des Verschmutzungs- und Wartungszustandes, ebenso wie die hundertstelgenaue Messung des Spanndurchmessers“, ist sich Stefan Nitsche, Leiter Produktmanagement bei Hainbuch, sicher. „So lassen sich Bearbeitungsprozesse beispielsweise aufwandslos selbst regeln und ein kostenintensiver Maschinenstillstand mit händischem Eingriff findet nur dann statt, wenn die Parameter aus der Vorgabe geraten.“ „Unser mehrfach ausgezeichnetes Toplus-IQ-Futter war bereits 2007 der Pionier der intelligenten Spanntechnik“, unterstreicht Hainbuch-Experte Nitsche das frühe Engagement der Spannmittelhersteller auf diesem Gebiet.
Dass der Einsatz von Sensoren in Spannmitteln momentan nicht nur theoretisch diskutiert wird, hat zum Beispiel Roemheld mit einem sensorischen Spannsystem bewiesen.
Ebenso ist auch schon Schunk mit smarten Produkten am Markt vertreten. Die Spann- und Greiftechnikexperten haben aktuell eine Vielzahl an kommunikationsfähigen Kraftspannblöcken, voll automatisierbarer Palettiersysteme und Schnellwechsellösungen für die flexible Fertigung im Angebot. „Unser Ziel ist es, die exponierte Position unserer Module ,closest-to-the-part‘ zu nutzen, um künftig jeden einzelnen Prozessschritt detailliert zu überwachen und die Anlagensteuerung sowie das übergeordnete ERP-System permanent mit Prozessdaten zu versorgen“, zeigt Michelberger die Strategie auf. „So wird beispielsweise das intelligente Magnos Force Measuring System, das als Technologiestudie auf der EMO zu sehen ist, bei Magnetspannlösungen eine kontinuierliche Spannkrafterfassung sowie eine darauf abgestimmte Anpassung der Prozessdaten ermöglichen.“ Darüber hinaus möchte Schunk mit dem ersten elektrisch gesteuerten 24-V-Nullpunktspannmodul Vero-S NSE-E mini den Trend zur fluidfreien, hochvernetzten Werkzeugmaschine forcieren. ■
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