IMTS 2018 in Chicago: CNC-Werkzeugmaschinen und mehr

Aussteller im Pavillon Metal Cutting der IMTS 2018 stellen Konnektivität, Steuerung, Prozessintegration und Automation in den Vordergrund Zuerst kamen Smartphones, dann smarte Autos und intelligente Gebäude. Jetzt können die Besucher im Pavillon Metal Cutting auf der IMTS 2018 – der Internationalen Messe für Fertigungstechnik – die explosive Produktivitätssteigerung durch intelligente, vernetzte Bearbeitungszentren erleben.

,,Bei den Gesprächen auf der IMTS geht es nicht mehr um Themen wie Spindeldrehzahl und Eilganggeschwindigkeiten, sondern darum, wie Werkstätten und Hersteller relevante Informationen erhalten, um das Management der Anlagen zu verbessern“, erklärt Marlow Knabach, Executive VP, National Engineering, DMG MORI USA. „Um sich mit den Besuchern darüber auszutauschen, werden die Aussteller im Pavillon Metal Cutting der IMTS intelligente Maschinen zeigen, die kritische Werte wie Spindellagertemperatur, Spindelvibration, Kugelgewindetriebtemperatur, Kühlmittelstand und Werkzeugverschleiß überwachen können, um so mögliche Quellen für Maschinenausfälle zu identifizieren, bevor diese tatsächlich eintreten.“

„Schlanke Unternehmen brauchen klügere Konzepte. Die Gespräche mit den Ausstellern im Pavillon Metal Cutting auf der IMTS 2018 helfen diesen, neue Strategien für eine effizientere Teilefertigung zu entwickeln“, meint Peter R. Eelman, Vice President – Exhibitions & Business Development bei AMT. AMT – The Association For Manufacturing Technology – ist Eigentümer und Organisator der IMTS.

Laut Eelman gehören zu den technologischen Highlights der Aussteller im Pavillon Metal Cutting neben der Konnektivität vor allem die wachsende Zusammenarbeit zwischen Anbietern von CNC und Automatisierung, mehr Prozessintegration zur Entwicklung von Multitasking-Maschinen sowie leistungsfähigere Software und benutzerfreundliche CNC-Steuerungen.

Informationen für jedermann

OEE-Raten (OEE Overall Equipment Effectiveness = Gesamtanlageneffektivität) von mehr als 80 Prozent zu erreichen bedeutet für Lohnfertigungs-Betriebe eine größere Herausforderung als die Steigerung der Fertigungsraten. Traditionell konnten Lohnfertiger keine softwarebasierten Systeme für die Automatisierung und Prozessüberwachung oder Ethernet-basierte Kommunikationsprotokolle nutzen, da Kosten und Komplexität bisher zu hoch waren.

„Kommunikationsprotokolle und softwarebasierte System-Prozess-Überwachungen ermöglichen erhebliche Kosten- und Zeiteinsparungen im gesamten Systembetrieb“, sagt Paul Gray, Ph.D., Manager Path Planning, Front-end Design und R&D bei Hurco. „Kleine Lohnfertiger mit ‚High-Mix‘-Anteilen bzw. geringem Volumen werden feststellen, dass sie von den Vorteilen intelligenter Bearbeitung und Automatisierung profitieren können.“

Knabach ergänzt: „Der ‚Return on Investment‘ (ROI) beim Maschinenmonitoring ist so hoch, dass ich jede Wette eingehe, dass jeder Nutzer innerhalb eines Jahres eine hohe Rendite erzielt.“ Der ROI entsteht deshalb schnell, weil die Überwachung normalerweise eine OEE zum Vorschein bringt, die deutlich niedriger ist als erwartet. „Eine Vernetzung ermöglicht es, Auslastungsraten, Ursachen von häufigen Alarmen, vorzeitigem Werkzeugverschleiß und vielem mehr zu verstehen, insbesondere seit der Entwicklung von Geräten, die dem MTConnect-Standard entsprechen.“ Unternehmen, die nicht auf einen Cloud-basierten Betrieb vorbereitet sind oder wegen branchenspezifischer Vorschriften keine Cloud nutzen möchten (z. B. Rüstungsunternehmen), haben laut Knabach die Option, dass vernetzte Maschinen, Geräte und Systeme auch vollständig hinter einer Unternehmensfirewall operieren können.

Automation und CNC-Integration

Neben Präsentationen zur Überwachung von Maschinen und Geräten der Industrie 4.0 – vermutlich gibt es davon auf der IMTS Hunderte – werden die Aussteller zeigen, dass ein verbesserter Datenaustausch für die intelligente Fertigung unerlässlich ist. Ein Beispiel wäre eine CNC-Maschine mit einem Roboter zum automatischen Laden/Entladen von Teilen und einem Koordinatenmessgerät, alle miteinander verbunden zu einem geschlossenen System, das Werkzeugkorrekturen automatisch verarbeitet. Ein anderes Beispiel wäre der einfache Werkstückwechsel.

„Früher war die Automatisierung teurer und schwierig, weil sie einfache I/O-Verbindungen nutzte und beim Wechsel von Bauteilen die SPS neu programmiert werden musste“, erklärt Gray. „jetzt arbeiten CNC-Hersteller und Automatisierungsanbieter zusammen, um eine nahtlose Integration zwischen der CNC- und der Steuerung des Roboters zu ermöglichen. Wenn Softwaresysteme über eine Ethernet-Verbindung kommunizieren, können Benutzer nun alle Teilaspekte des Jobs zusammenfassen. Wir haben ein neues Maß an Flexibilität und Einfachheit beim Teilewechsel in Produktionszellen geschaffen.“

Hurco wird auf der IMTS 2018 die Integration der Automatisierung im Rahmen der Feierlichkeiten zu seinem 50-jährigen Jubiläum vorführen. Ein Roboter wird Gesichter von Besuchern scannen und aus diesen Daten ein 3D-Volumenmodell generieren. Eine 5-Achsen-CNC-Fräse wird dann aus einem zylindrischen Aluminiumschaft den Kopf herausfräsen. Alternativ prägt eine 3-Achsen-CNC-Fräsmaschine das Gesicht in eine Messingmünze. Beide CNCs werden an vollautomatische Robotersysteme angeschlossen, die von einem zentralen Job-Management-System koordiniert werden.

Prozessintegration

Wie bei der Automatisierung treibt eine höhere Prozessintegration die Technologie weiterhin voran, was erforderlich ist, um manuelle Eingriffe zu verringern und die OEE-Raten zu erhöhen. Dreh- und Fräsmaschinen haben sich in eine einzige Bearbeitungsplattform für Drehen und Fräsen verwandelt.

„Maschinenhersteller erhalten jetzt mehr Möglichkeiten. Beispiele, auf die man bei IMTS achten sollte, sind 5-Achsen-CNC-Maschinen, die fräsen, schälen und schleifen“, sagt Knabach (siehe Foto). „Durch die Integration einer Inspektionssoftware und eines Messtasters kann die Maschine das Teileprofil prüfen, bevor es aus der Maschine entfernt wird. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, das Teil neu auszurichten, wenn eine zusätzliche Bearbeitung erforderlich ist. Durch die Reduktion der Einspannvorgänge eines Werkstücks erhöht die Prozessintegration die Teilegenauigkeit und verbessert die OEE.“

Diese Multitasking-Maschinen eignen sich gut für Unternehmen mit begrenzter Stellfläche und für solche, die keine spezielle Fräs-/Abschälfräsmaschine benötigen, wie z.B. Forschungs- und Entwicklungszentren, Zentren für Wartung, Reparatur und Betrieb (MRO – Maintenance, Repair and Operations) und Lohnfertiger für die Transportindustrie.

Alle Hersteller von CNC und Steuerungen wollen die Kundenzufriedenheit verbessern. Die Wege dorthin sind so unterschiedlich wie die Aussteller im Pavillon Metal Cutting. Eelman weiß: „Die Fertigungsindustrie wird jetzt von Software-Experten beeinflusst, die neue Perspektiven schaffen. Allgemein wird die Eingabe von G-Code durch das Importieren und Bearbeiten des digitalen Modells ersetzt, während grafisch-intensive Steuerungen die jüngere Generationen beim Eintritt in die Berufstätigkeit motivieren.“

„Zu den Innovationen auf der IMTS 2018 gehört der Import von Volumenmodellen, eine Technologie, die 3D-CAD-Modelle direkt in die CNC-Steuerung importiert“, sagt Gray. „Benutzer müssen keine Zahlen mehr eingeben oder durch Bildschirme scrollen. Sie klicken einfach auf die Teile des CAD-Modells, die sie ausschneiden möchten, und der Import von Volumenkörpermodellen erstellt automatisch die Datenblöcke. Das reduziert die Programmierzeit drastisch.”

Gray weist darauf hin, dass das Bearbeiten von Bauteilfunktionen jetzt so einfach sein kann, wie das Auswählen der Geometrie auf einem Touchscreen, und der entsprechende Code (NC) oder Datenblock (dialogorientiert) automatisch erscheint, ohne dass der Benutzer Zeit damit verbringt, Codezeilen zu finden.

Knabach fügt hinzu: „Die heutigen Anzeige- und Bediengeräte (HMI – Human-Maschine-Interfaces) motivieren den Bediener, indem sie Informationen bereitstellen, die für den Betrieb der Maschine zu einem bestimmten Zeitpunkt relevant sind. Multitouch-Monitore sind mit Symbolen ausgestattet, während eine Reihe von Apps dem Bediener hilft, Produktionsaufträge vorzubereiten, zu optimieren und zu verarbeiten – und natürlich entwickeln die Hersteller weiterhin neue Apps.“

Knabach bekräftigt auch Greys frühere Aussage: „Hersteller von Maschinen entwerfen jetzt Steuerungen, um sie über Standards wie MTConnect mit übergeordneten Unternehmens- und anderen Produktionssystemen zu verbinden. Die ganzheitliche Integration von CNCs in den Rest der Organisation ist jetzt unser Standardansatz, damit wir die Vorteile von Industrie 4.0 nutzen können.“

Eelman weist darauf hin, dass auf der IMTS 2018 aktuellste neue Zerspanungstechnik einen viel breiteren Fokus hat. „Die CNC bildet immer noch das Herz der Bearbeitung, aber Anwender, die eine hohe Auslastung wünschen, werden CNCs im Kontext einer digital vernetzten Fertigungszelle prüfen, die Automatisierung, CMMs, Unternehmenssysteme und andere Geräte umfasst. Mit dem Pavillon Metal Cutting und neun weiteren Technologie-Pavillons auf der IMTS 2018 haben Besucher die einmalige Gelegenheit, all diese neuen Technologien an einem Ort zu bewerten.“