Der Einsatz von industriellen automatisierten Maschinen oder Robotern hat sich sowohl für diskrete als auch für kontinuierliche Hersteller in vielfältiger Weise als vorteilhaft erwiesen. Zu diesen Vorteilen gehören effiziente Produktionsprozesse und erhöhte Produktivität. Trotz dieser Vorteile ist ihr Einsatz auf die Herstellung kleinerer Gegenstände beschränkt geblieben. Dies liegt daran, dass Industrieroboter aufgrund der Empfindlichkeit gegenüber Prozesslasten und der begrenzten Arbeitsbereiche für KMUs mit der Arbeit an größeren Strukturen zu kämpfen haben. Diese Herausforderungen haben dazu geführt, dass computergestützte numerische Steuerungen oder CNC-Systeme und andere tragbare Werkzeugmaschinen eingesetzt werden, um es den Maschinenführern zu ermöglichen, effizient an größeren Projekten zu arbeiten.
Dieser Artikel umfasst folgende Themen:
- Die Integration von CNC-Systemen in die Fertigungsbereiche
- Die Vorteile des Einsatzes von CNC-Systemen in Fertigungsbetrieben
- Die Rolle, die CNC-Mobilanwendungen bei der Automatisierung von Bearbeitungsvorgängen spielen
Die Integration von CNC-Systemen in Fertigungsanlagen
Die oben genannten Herausforderungen verdeutlichen einige der Nachteile des Einsatzes industrieller Automatisierungssysteme, die zur Einführung von CNC-Systemen geführt haben, aber dies sind nicht die einzigen Gründe für ihre Integration. Ein weiterer wichtiger Grund war der Umgang mit den Ausfallzeiten der stationären Anlagen.
In der Luftfahrtindustrie sind durch stationäre Maschinen verursachte Ausfallzeiten für den Rückstand bei der Produktion von Flugzeugen verantwortlich. Das langsame Produktionstempo führte zu einem Rückstand von etwa 12.500 Flugzeugen für Boeing und Airbus, zwei Kraftpakete in der Luftfahrtindustrie. Um die Produktionseffizienz zu optimieren, Ausfallzeiten zu reduzieren, die Bearbeitungsgenauigkeit zu erhöhen und Bearbeitungsprozesse zu automatisieren, wurden CNC-Systeme entwickelt und werden derzeit in verschiedenen industriellen Nischen eingesetzt.
CNC-Systeme dienen auch als Edge-Computing-Geräte, da sie mit Datenerfassungs-, Verarbeitungs- und Berichtsfunktionen ausgestattet oder gebaut sind. Das Standard-CNC-Mobilsystem besteht aus einer mobilen Plattform, die es ermöglicht, den CNC-Roboter-Bearbeitungsarm problemlos von einem Ort zum anderen zu bewegen. Das System integriert auch eine CNC-Steuerung, die die Plattform für den Einsatz von Softwareanwendungen zur Steuerung der Bewegung und des Betriebs der Maschine bietet. Dadurch ist es möglich, diese Maschinen in Werkhallen mit begrenztem Platzangebot zu integrieren und sie zur Ausführung von Bearbeitungsaufgaben leicht von einem Arbeitsplatz zum anderen zu bewegen.
Die Vorteile von CNC-Systemen für Fertigungsbetriebe
Einige der Hauptvorteile des Einsatzes eines mobilen CNC-Systems wurden bereits im vorigen Abschnitt erläutert. Für ein besseres Verständnis benötigen wir eine eingehende Analyse, wie diese Systeme Ausfallzeiten reduzieren, die Produktivität optimieren und traditionelle Fertigungsprozesse automatisieren.
- Reduzierung der Ausfallzeiten in der Fertigung - Um Ausfallzeiten zu reduzieren, muss die mobile CNC-Maschine von den Werkstattbetreibern als unterstützendes Elektrowerkzeug angesehen werden. Dies liegt daran, dass die mobile Maschine während eines geplanten Maschinenstillstands eingesetzt werden soll. Anstatt die Produktion zu stoppen, wird die mobile CNC-Maschine also dorthin gebracht, wo sie gebraucht wird. Auch im Hinblick auf die Bearbeitungsqualität bringen die CNC-Systeme die Leistung und Genauigkeit der traditionellen, gewarteten Bearbeitungsmaschinen zum Einsatz.
- Erhöhung der Bearbeitungsgeschwindigkeit - Die Verbindung zwischen numerisch gesteuerten Computersystemen und der Bearbeitung stellt sicher, dass der Bearbeitungsprozess automatisiert ist. Die Automatisierung führt zu einem höheren Präzisionsniveau und, was noch wichtiger ist, zu höherer Geschwindigkeit. Der mobile Charakter von CNC-Systemen erweitert auch die Einsatzmöglichkeiten dieser Maschinen. Ein Beispiel dafür ist der Einsatz mobiler CNC-Maschinen zur Abwicklung komplizierter Bearbeitungsprojekte.
Bei einer herkömmlichen Drehmaschine erfordert der Schneidprozess eine mehrfache Positionierung und Neupositionierung des zu schneidenden Materials, damit das Schneidwerkzeug eingesetzt werden kann. Dieser Prozess ist umständlich und bringt seine eigenen Sicherheitsprobleme mit sich. Die Einführung von CNC-Systemen bedeutet, dass das Bearbeitungswerkzeug die Bewegung ausführt, während die zu schneidende Struktur weitgehend stationär bleibt. - Bietet mehr Kontrolle - Viele große Unternehmen verwalten die Bearbeitung komplizierter oder komplexer Komponenten, indem sie diese Projekte an Maschinenwerkstätten auslagern. Outsourcing bringt zwar zahlreiche Vorteile mit sich, aber die Kontrolle über den Bearbeitungsprozess gehört nicht dazu. Die Vielseitigkeit und Größe der mobilen CNC-Maschinen bieten die Möglichkeit, komplizierte Bearbeitungsaufgaben im eigenen Haus zu erledigen.
Hersteller, die diese tragbaren Maschinen eingesetzt haben, verzeichneten ein höheres Produktivitätsniveau und mehr Kontrolle über jeden Aspekt ihrer Fertigungsaktivitäten. Das bedeutet, dass Produktionstermine festgelegt und eingehalten werden müssen, ohne dass man sich um die Produktionseffizienz eines Dritten kümmern muss. - Integration mit CAD/CAM-Plattformen - Durch den Einsatz von Software für computergestütztes Design (CAD) und computergestützte Fertigung (CAM) wurde die Digitalisierung in den Fertigungsbetrieb eingeführt. Heute haben CAM-Werkzeuge die digitale Fertigung Wirklichkeit werden lassen, und das mobile CNC-System ist einer der Nutznießer davon. Die mobile CNC-Maschine nutzt die von CAM-Anwendungen bereitgestellten detaillierten Modelle und Echtzeitinformationen, um sicherzustellen, dass mehrere Teile präzise bearbeitet werden.
Der von CAM gelieferte Input umfasst Toleranzdaten eines Materials, Abmessungen und Design. Die eingegebenen Daten werden von der Code gesteuerten Spracheneinheit der mobilen CNC-Maschine empfangen, die die Achsbewegung der Werkzeugmaschine steuert. Dadurch werden menschliche Fehler vermieden und gleichzeitig Konsistenz während der gesamten Bearbeitungsaufgabe gewährleistet. - Schafft Möglichkeiten, die OEMs erkunden können - Das Ziel der Pioniere tragbarer Werkzeugmaschinen war es, Mobilität mit der Leistung und den Fähigkeiten stationärer Geräte zu kombinieren. Dazu gehören die Drehmaschine, die Fräsmaschinen, die Bohrausrüstung und die Flanschfacetten. OEMs konnten und haben die Herausforderung angenommen, industrietaugliche Funktionen in eine mobile Maschine zu integrieren, und dies führte zur Entwicklung der mobilen CNC-Maschine. In Zukunft werden mehr OEMs die Möglichkeit untersuchen, große und (ansonsten) stationäre Installations- und Reparaturgeräte mit Mobilität auszustatten. Wenn dies geschehen ist, werden die traditionellen Wartungsprozesse, die eine Demontage und den Versand an Maschinenwerkstätten zur Reparatur erforderten, reduziert. Dies schafft dann ein kostengünstiges und schnelleres Verfahren für die Reparatur von Geräten innerhalb von Produktionsstätten.
Mobile CNC-Anwendungen und intelligente Fertigung
Mit dem verstärkten Einsatz von CNC-Systemen ergibt sich die Notwendigkeit, diese Maschinen aus der Ferne zu steuern und zu überwachen. Die verstärkte Nutzung des IIoT schuf auch Möglichkeiten, den Einsatz mobiler Anwendungen zur Verwaltung und Verbindung von CNC-Systemen mit bestehenden Netzwerken und Systemen zu untersuchen. Heute gibt es diese mobilen Anwendungen.
CNC-Mobilanwendungen werden verwendet, um den Status eines mobilen Systems anzuzeigen, Maschinendaten zu sammeln und Benachrichtigungen über seine Leistung an die Operators zu senden. Die Fähigkeit, dies zu erreichen, erleichtert die Automatisierung und liefert die Daten, die zur Steuerung von Industrie 4.0-Konzepten wie der datengesteuerten Leistungsoptimierung von Anlagen erforderlich sind.
Schlussfolgerung
CNC-Systeme oder -Maschinen bieten vielfältige Anwendungsfälle, die von Fertigungsunternehmen untersucht werden können. Automatisierte mobile CNC-Maschinen dienen auch als Edge-Computing-Geräte, die weitere Möglichkeiten und Anwendungsfälle schaffen, die Hersteller untersuchen können. Diese Anwendungsfälle umfassen Bearbeitungs-, Reparatur-, Installations- und Wartungsaktivitäten. Die Vorteile, die mit der Einführung der Mobilität im Fertigungsbereich einhergehen, werden die Produktionseffizienz steigern und die Betriebskosten senken, was jedes Fabrik zu erreichen hofft.
