Printmagazin TECHNIK und WISSEN - Ausgabe 009

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52 #009 DIE FÜHLENDE MASCHINE
Interview mit Prof. Dr.-Ing. Berend Denkena AUF DER SUCHE NACH DER AUTONOMEN MASCHINE Es ist ein grosser Traum, an dem in den Laboren des Instituts für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) an der Leibniz Universität Hannover geforscht und entwickelt wird: die fühlende und smarte Maschine. Was kann sie? Was wird sie können? Prof. Dr.-Ing. Berend Denkena, Leiter des Instituts gibt Antworten auf den grossen Traum. Von Eugen Albisser P rofessor Denkena, beginnen wir dieses Interview mit einer Definitionsfrage: Wie kann man eine «fühlende Maschine», wie sie am IFW entwickelt wird, am besten definieren? Die «fühlende Maschine» adaptiert die Fähigkeiten eines Werkers in der Produktion. Wie der Werker mit seinen Händen erfühlt die Maschine den Zustand des Prozesses, Werkstücks und Werkzeugs. Mittels strukturintegrierter Sensorik in den Komponenten misst die Maschine die Prozesskräfte. Und: Sie reagiert wie ein Werker. Durch die Erfassung des Prozesszustandes und die anschliessende Generierung von Zustandsdaten und -signalen zur weiteren Auswertung ist die Werkzeugmaschine beispielsweise in der Lage, Prozessstellgrössen autonom an die aktuelle Situation im Prozess anzupassen. Eine fühlende Maschine ist sicherlich auch als Grundlage gedacht für eine komplett autonom arbeitende Werkzeugmaschine in der smarten Fabrik. Wie würde eine solche Fabrik produzieren? Die individuelle Produktion, die Fertigung in Losgrösse 1 – dieser Trend nimmt weiter zu. Die Kleinserien- und Einzelteilfertigung wird in der Fabrik der Zukunft eine bedeutende Rolle spielen. Um dabei wirtschaftlich agieren zu können, muss bereits das erste gefertigte Bauteil den gestellten Anforderungen entsprechen. Das heisst, dass die zahlreichen Einflussgrössen in der Fertigung bei der Planung und Bearbeitung der Bauteile berücksichtigt werden müssen. Was eine riesige Herausforderung sein kann. Ja, und selbst für erfahrene Mitarbeiter ist es kaum möglich, auf Anhieb alle Stellgrössen richtig einzustellen. Künstliche Intelligenz ist das Schlagwort, wenn es um die Werkzeugmaschine der Zukunft geht. Die Maschine muss aus den Informationen im Prozess lernen, Prozessstellgrössen autonom anzupassen und das im Prozess gelernte Wissen auch wieder in die Planung miteinfliessen zu lassen. Die fühlenden Maschinen ermöglichen es, dieses Wissen in Form der gemessenen Kräfte im Prozess zu erfassen. Sie sind damit ein wesentlicher Grundbaustein der smarten Fabrik, in der die gesamte Fertigung von der Planung bis hin zum fertigen Bauteil vollautonom abläuft. Wie weit entfernt sind wir noch von dieser Vision? Die erste Stufe auf dem Weg zur autonomen Maschine – der überwachten Fertigung – haben wir bereits erreicht. Auf dem Weg zur zweiten Stufe – der automatisierten Fertigung – haben wir mit unseren Forschungsarbeiten bereits wichtige Erfolge erzielt. Diese Erkenntnisse aus der Forschung nun in der Industrie zu etablieren, ist der nächste wesentliche Schritt für die Fabrik der Zukunft. Auch wenn wir unter anderem durch neue technologische Möglichkeiten aus dem Bereich der Digitalisierung rasant grosse Fortschritte erzielen, ist es noch ein weiter Weg hin zu einer teilautonomen und schliesslich einer vollautonomen Fertigung. Was genau fehlt noch? Wo ist die Technologie noch nicht so weit? Wie bereits erwähnt, unterliegt die spanende Fertigung zahlreichen Einflussfaktoren, die bis heute noch nicht alle vollständig erforscht sind. Trotz der grossen technischen Fortschritte ist es immer noch schwierig, das genaue Maschinenverhalten vorherzusagen. Viele der bereits ›› #009 53
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