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Praxis statt Visionen

Im Werk Höchstadt nimmt Schaeffler eine Werkzeugmaschine in Betrieb, die zeigen soll, wie Industrie 4.0 in der Praxis funktioniert. Bestückt mit mehreren Dutzend neuer und zusätzlicher Sensoren, sammelt die in Kooperation mit DMG MORI entwickelte Fräsmaschine ungewöhnlich viele Daten, die in der Cloud ausgewertet werden können.

Zukunft in Serie

Praxistest für Industrie 4.0

Höchstadt an der Aisch ist eine hübsche fränkische Kleinstadt, aber keine Touristenattraktion. Dass dennoch bald Fachleute aus aller Welt zu Besuch kommen werden, liegt an einer Werkzeugmaschine im Schaeffler-Werk am Rande der Stadt. Das Besondere an diesem Fräs-Bearbeitungszentrum ist von außen unsichtbar: Die Maschine erhebt während der Produktion mehr Daten als gewöhnlich; sie ist der Prototyp einer Werkzeugmaschine im Internet der Dinge.

Eingesetzt wird sie nicht in einem Forschungslabor, sondern in der laufenden Serienfertigung sogenannter Genauigkeitslager. Gemeint sind Wälzlager, die wiederum in Werkzeugmaschinen eingesetzt werden. Dafür müssen Durchmesser und Rundheit den Sollvorgaben auf etwa zwei Mikrometer entsprechen. „Wir wollen mit diesem Projekt zeigen, dass Industrie 4.0 keine abstrakte, ferne Vision ist, sondern schon heute zur Wertschöpfung beitragen kann“, erläutert Martin Schreiber, Leiter des Geschäftsbereichs Produktionsmaschinen bei Schaeffler.

Praxistest für Industrie 4.0
Sensorik für das Internet der Dinge

Feinfühlige Maschine

Die Werkzeugmaschine für das Industrie 4.0-Zeitalter entstand in enger Kooperation mit DMG MORI, dem Weltmarktführer für spanende Bearbeitung. An mehreren Dutzend Stellen ist die Maschine mit Sensoren bestückt, die Messwerte für Drücke, Schwingungen oder Kräfte aufnehmen können. Integriert sind sie überwiegend in Komponenten, die Schaeffler ohnehin liefert, Lager etwa oder Linearführungen. „Wir sind mit unseren Komponenten genau dort, wo sich in der Maschine etwas bewegt“, erläutert Jörg-Oliver Hestermann, der die strategische Anwendungstechnik für Produktionsmaschinen verantwortet.

Genau an diesen Stellen entstehen nun wertvolle Daten, die sowohl in der Maschine selbst als auch – in vorausgewerteter Form – in der Cloud gespeichert werden. Die Kommunikation mit zentralen Servern erfolgt über ein abgesichertes Gateway, das Schutz vor Hackern bieten soll. Sowohl über das Bedienterminal an der Maschine als auch über ein internetfähiges Gerät – ein Tablet zum Beispiel – können die Zustände einzelner Komponenten jederzeit eingesehen werden.

Permanente Optimierung

Aus Daten werden Informationen

Erst durch die Verknüpfung werden aus großen Datenpools wertvolle Informationen, die dazu beitragen können, Fertigungsprozesse effizienter zu organisieren. Um die gemessenen Daten eindeutig zuordnen zu können, erhält jedes auf der neuen Maschine gefertigte Bauteil eine eigene ID, indem per Laser ein Data Matrix Code aufgebracht wird. Alle beim Fräsen, aber auch in den nachfolgenden Bearbeitungsschritten entstehenden Daten können so später einem bestimmten Bauteil zugeordnet werden. „Aus dem Vergleich der Daten für die einzelnen Bauteile können wir Abweichung schnell erkennen, korrigieren und so den Fertigungsprozess laufend optimieren“, hofft Hestermann. Die Chancen sind vielfältig, sie reichen von noch höherer Präzision in der Weichbearbeitung bis hin zu geringerem Energie- oder Schmiermittelverbrauch.

Wie groß die Produktivitätsgewinne durch die bessere Datennutzung sind, soll das Pilotprojekt in Höchstadt zeigen. Vermutlich Ende 2016 werden erste Aussagen dazu möglich sein. „Wichtig ist, dass wir jetzt anfangen und anhand einer realen Produktion lernen, wie Industrie 4.0 in der Praxis funktioniert, wo die Herausforderungen liegen und wie ein Mehrwert generiert werden kann“, so Hestermann. Am Ende soll Schaeffler von dem Pilotprojekt in doppelter Weise profitieren: Zum einen kann das Unternehmen sich gegenüber den Herstellern von Werkzeugmaschinen als Lösungsanbieter für Industrie 4.0 positionieren, zum anderen aber auch das Wissen in der eigenen Produktion nutzen.

Jeder Mikrometer zählt

Jeder Mikrometer zählt

Nach der Weichbearbeitung werden die in Höchstadt gefertigten Genauigkeitslager mit einer Koordinaten-Messmaschine abgetastet. Da jedes Bauteil eine eindeutige Identifikationsnummer trägt, können die so gewonnen Daten direkt für die Optimierung des Fertigungsprozesses genutzt werden.

Immer auf dem Laufenden

Immer auf dem Laufenden

Die in der Werzeugmaschine der Zukunft anfallenden Daten können jederzeit und überall über eine Internetverbindung abgerufen werden. Schaeffler-Manager Dr. Jörg-Oliver Hestermann demonstriert dies auf einem Tablet.

Kooperation mit DMG MORI

Lösungen für die Industrie der Zukunft

Um das Bearbeitungszentrum in Höchstadt mit Industrie 4.0-Technik auszurüsten, ist Schaeffler eine Partnerschaft mit DMG MORI eingegangen. Zur EMO, der Weltleitmesse der Werkzeugmaschinenindustrie, stellt der Werkzeugmaschinenhersteller das Zukunftsprojekt „Werkzeugmaschine 4.0“ in das Zentrum seines Auftritts. Alfred Geißler, Geschäftsführer der DMG-Tochter Deckel Maho Pfronten GmbH, lobt das enge partnerschaftliche Zusammenwirken: „Im Alleingang wäre solch eine komplexe Aufgabenstellung in dieser kurzen Zeit und in solch hoher praxistauglicher Qualität nicht zu realisieren gewesen“.

Die Zusammenarbeit ist auf Kontinuität angelegt: So betreibt DMG MORI eine zweite Maschine, technisch ein Zwilling des in Höchstadt eingesetzten Bearbeitungszentrums. Die in beiden Maschinen entstehenden Daten werden auf derselben cloud-basierten Plattform gespeichert und können dort analysiert werden. „Der Informationsgewinn aus den Messdaten und der ableitbare Mehrwert sollte sich mit der Anzahl der angeschlossenen Maschinen deutlich steigern“, erläutert Hestermann. Die Technik soll nach der Erprobungsphase in Höchstadt auch anderen Maschinenherstellern zur Verfügung gestellt und weiterentwickelt werden. Eine besondere Chance liegt darin, dass sie prinzipiell auch auf bestehenden Maschinen nachgerüstet werden kann.

Lösungen für die Industrie der Zukunft
Digitale Wertschöpfung

Nutzen für die eigenen Werke

Schaeffler ist nicht nur Lieferant wichtiger Komponenten für Werkzeugmaschinen, sondern weltweit auch einer der größten Anwender. So betreibt das Unternehmen in seinem weltweiten Produktionsnetzwerk allein rund 2.000 Drehmaschinen. Tatsächlich ist die neue Maschine in Höchstadt nicht nur angeschafft worden, um neue Technologien in der Praxis zu testen – sondern auch weil die Beschaffung ohnehin notwendig war. Ronny Hüttner, der im Werk die Einführung neuer Technologien betreut, sieht die Entscheidung als Chance für seinen Standort: „Wir erhoffen uns von diesem Innovationsprojekt einen deutlichen Schritt in Richtung digitale Wertschöpfungskette.“

Dafür muss nicht nur die Maschine, sondern auch die neue IT-Welt in bestehende Systeme eingebunden werden. „Die entscheidende Frage wird am Ende sein, wie deutlich wir die Produktivität in der Praxis steigern können.“ In Höchstadt soll diese Frage erstmals beantwortet werden. Eine gute Voraussetzung, um ein weiteres Kapitel Industriegeschichte aufzuschlagen, für Schaeffler, aber auch die gesamte deutsche Industrie.

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Kurz nachgefragt

Martin Schreiber im Interview