Die Digitalisierung stellt hohe Herausforderungen an produzierende Unternehmen. Vernetzte und anpassungsfähige Produktionsmittel, die ihre Form und Bewegung flexibel an die jeweilige Aufgabe anpassen, sind Voraussetzung für Unternehmen, um auch in der Industrie 4.0 wettbewerbsfähig zu bleiben. Ein Beispiel ist der Fräsprozess. Steigende Produktvielfalt sowie komplizierte geometrische Formen erschweren einheitliche Ergebnisse bei hoher Qualität. Oftmals müssen die idealen Prozessparameter in aufwändigen und teuren Versuchen ermittelt werden.

Potenzial zur Produktivitätssteigerung liegt in einer autonomen Steuerung der komplexen Prozesse. Im Projekt FixTronic arbeitet das Fraunhofer IEM an einer intelligenten Spanntechnik für die zu fräsenden Werkstücke. Ziel des Projekts ist die Integration eines mechatronischen Stabilisierungssystems in die Spannvorrichtung der Werkstücke. Sensoren im Spannsystem erfassen während des Fräsprozesses den Zustand des Werkstücks. Eine adaptive Regelung minimiert Instabilitäten im Fräsprozess. Ergebnis sind Fräsprodukte von hoher, gleichbleibender Qualität. »Der Trend geht zu einer flexiblen und individualisierten Produktion mit Losgröße 1. Lange und kostspielige Versuchsreihen sind hier zu aufwendig. Das FixTronic-Stabilisierungssystem ermöglicht eine autonome Überwachung und Anpassung des Produktionsprozesses. Das Werkstück selbst liefert alle wichtigen Informationen und wird zum cyberphysischen System«, so Dr. Christian Henke, Abteilungsleiter am Fraunhofer IEM.

Flexible Regelung effizient entwickelt

Das Fraunhofer IEM bringt insbesondere seine Expertise in der Entwicklung des mechatronischen Systems »Intelligente Spannvorrichtung« sowie in die Entwicklung der intelligenten Regelung ein. Die Forscherinnen und Forscher analysieren und beurteilen geeignete Sensorik und Aktuatorik und entwerfen die Regelung zur aktiven Schwingungsdämpfung. Besondere Herausforderungen ist der hochdynamische Fräsprozess, der sich an immer neue, individuelle Anforderungen anpassen muss. Durch geeignete Simulations- und Prüfverfahren gelingt es, die Entwicklung besonders effizient zu gestalten.

Das Projekt »FixTronic« verbindet die Stärken von Unternehmen und Forschungseinrichtungen verschiedener nordrhein-westfälischer Hochtechnologiestandorte in den Bereichen Produktion und Mechatronik. Ziel ist es, eine entscheidende Flexibilitätslücke der Industrie 4.0 zu schließen. Das Projekt wird im Rahmen des Programms »Leitmarktwettbewerb Produktion.NRW« von Juli 2016 bis Juni 2018 mit einer Gesamtsumme von 910.086,75 Euro gefördert.

Das FixTronic-Projektteam

• CP autosport GmbH, Büren
• Fraunhofer IEM, Paderborn
• Fraunhofer IPT, Aachen
• Innoclamp GmbH, Aachen
• WBA Aachener Werkzeugbau Akademie GmbH, Aachen