Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Effizienter Werkzeugeinsatz in der Zerspanung durch datenbasierte Zustands- und Belastungsermittlung

In der industriellen Praxis führt das Versagen von Schneidwerkzeugen zu bis zu 20 Prozent der ungeplanten Stillstandszeiten zerspanender Werkzeugmaschinen. Der Anteil kann auf bis zu 34 Prozent steigen, wenn auch durch Werkzeuge verursachte Stillstandszeiten und Qualitätsprobleme berücksichtigt werden. Daher werden Werkzeuge heute bereits deutlich vor Erreichen des Endes der Lebensdauer ausgetauscht, was dazu führt, dass nur 50 bis 80 Prozent der effektiven Lebensdauer genutzt werden. Dieser Umstand sorgt für steigende Produktionskosten durch die Beschaffung von Werkzeugen und Stillstandszeiten für Werkzeugwechsel, welche zusätzlich mit einer erhöhten Personalbindung einhergehen. Darüber hinaus hat dies negative Folgen für die Nachhaltigkeit von Produktionsprozessen.

Um die Werkzeugstandzeit bei gleichzeitig hoher Werkstückqualität zu erhöhen, werden von der Industrie zunehmend datenbasierte Verschleißüberwachungen eingeführt. Mit bestehenden Lösungen ergeben sich für KMU jedoch hohe Einstiegshürden. Zwar ist es so, dass angebotene Lösungen immer genauer werden. Jedoch sind diese meist auf konkrete Anwendungsfälle mit hohen Losgrößen ausgerichtet, die von KMU, wenn überhaupt, nur selten gefertigt werden. Hierdurch besteht die Gefahr, dass sich Lösungen für KMU nicht in einem angemessenen Rahmen amortisieren.

Aufbauend auf den Ergebnissen des Forschungsvorhaben HisTooly, durch die der Lebenszyklus individueller Werkzeuge verfolgt und mit steuerungsinternen und externen Sensordaten angereichert werden kann, sollen im Vorhaben EffiWeZ daher prozessunabhängige und übertragbare Modelle zur datengetriebenen Schätzung des Werkzeugverschleißzustands entstehen. Diese sollen eine Ausweitung der Verschleißermittlung für die KMU-typische Einzel- und Kleinserienfertigung möglich machen. KMU erhalten so die Möglichkeit, die einleitend beschriebenen Einsparungspotenziale auszuschöpfen und so ihre nationale und internationale Wettbewerbsfähigkeit zu steigern.