Für eine qualitativ hochwertige Großserienfertigung mit geringen Fertigungstoleranzen ist das Erkennen und Korrigieren von Maßabweichungen bereits im Zerspanungsprozess erforderlich, um eine Ausschussproduktion auf ein Minimum zu reduzieren. Deshalb wird in dem Transferpiloten ein intelligentes, automatisiertes In Process Measurement (IPM)-System entwickelt und in einer produktiven Zerspanungsmaschine als Retrofit-Lösung evaluiert. Mit diesem System wird eine Reduktion der Kosten für Ausschuss um bis zu 90% und für Energie um bis zu 8% angestrebt.

Die IWN GmbH & Co. KG (IWN) produziert hochgenaue, komplexe Drehteile nach Kundenanforderung. Dabei variieren die Stückzahlen zwischen Bauteiltypen (z. B. Musterbauteile oder Kundensonderwünsche) und Großserien mit Losgrößen bis 500.000 Bauteilen. Die vorhandenen Produktionsmaschinen und -prozesse sind auf die Großserienfertigung ausgelegt und produzieren Bauteile mit geringen Durchlaufzeiten (30-60 Sekunden). So werden komplexe und hochgenaue Bauteile im µm-Bereich nach Kundenanforderungen laut Fertigungszeichnung gefertigt. Derzeit findet die Maßkontrolle zur Qualitätssicherung und die Maßkorrektur manuell durch den Maschinenbediener statt. Durch die hohen Maßanforderungen der komplexen Bauteile bei gleichzeitig geringen Durchlaufzeiten pro Bauteil stellt die qualitätsmäßige Maßkontrolle eine erhebliche Mehrbelastung der Produktionsmitarbeiter dar.  



Der Maschinenbediener setzt für die manuelle Maßkontrolle taktile und optische Messverfahren ein. Abweichungen zwischen den produzierten Bauteilen und den Zeichnungsanforderungen werden von dem Mitarbeiter erfasst und in Form von Korrekturwerten (Offsets) händisch in die Maschinensteuerung eingegeben. Nötige Änderungen werden demnach erst nach dem Zerspanungsprozess erfasst. Eine dynamische Korrekturanpassung im Prozess ist nicht möglich. Somit besteht die Gefahr einer Ausschussproduktion bis Offsets erkannt und Parameter angepasst werden. Diese Gefahr erhöht sich durch die Produktionsplanung, in der vorgesehen ist, dass ein Maschinenbediener mehrere Maschinen simultan bedient. Ein weiterer Handlungsbedarf liegt innerhalb der Warmlaufphasen der Fertigungsmaschinen. Bevor eine maßhaltige Produktion sichergestellt ist, müssen Fertigungsmaschinen eine Bearbeitungstemperatur erreichen. In dieser Warmlaufphase ist eine Produktion aktuell nicht sinnvoll.  

Zielsetzung ist die zeitnahe Identifikation und dynamische Korrektur von Maßabweichungen von gefertigten Drehteilen mittels einer IPM-Lösung. Das zu entwickelnde IPM-System besteht aus entsprechender Messsensorik für die Maßbestimmung und aus einem Auswertalgorithmus, der u. a. mittels selbstlernender KI realisiert werden soll. Durch den beabsichtigten Retrofit-Ansatz soll das System für alle Maschinentypen bei IWN anwendbar sein und führt Offset-Änderungen automatisch in die Maschinensteuerung mit ein.  



 Leitfaden_I40_Retrofit_DE_FINAL.pdf (vdma.org)