Schwingungen bei maschinellen Vorgängen minimieren
Bearbeitungsstabilität wird üblicherweise über eine Anpassung der jeweiligen Prozessparameter auf die Voraussetzungen der Maschine gewährleistet – in vielen Fällen führt dies zu Produktionsrückgängen. Mit den im Zuge des Projekts POPJIM (Plug and produce joint interface modules) entwickelten Prototypen lassen sich die dynamischen Merkmale von Maschinen anpassen. Im Laufe von POPJIM untersuchten Forscher zwei unterschiedliche Ansätze zur Steigerung der Bearbeitungsleistung. Es wurde daran gearbeitet, konventionelle Verbindungsstellen von Bauteilen durch ein sich selbst konfigurierendes und optimierendes Mechatronikmodul zu ersetzen. Diese aktive mechatronische Verbindungsstelle mit der Bezeichnung Joint Interface Module (JIM) umfasst ein integriertes Steuersystem mit eingebetteter Intelligenz zur Konfigurierung der dynamischen Steifigkeit von Bearbeitungsmaschinen. So muss der Bediener keine Prozessparameter in Reaktion auf Instabilitäten verändern. Das JIM-Steuersystem inklusive Sensorik und JIM-Betätigung ist für leichtgewichtige Strukturen wie bspw. Werkzeughalterungen und kleinere Werkzeuge geeignet. Für größere Werkzeuggrößen und Maschinen entwickelten die Forscher zusätzliche Module zur Schwingungsabsorption, zu denen unter anderem ein Modul für eine zusätzliche Schnittstelle (Added Interface Modul, AIM) zählt. Die Kommunikation zwischen den JIM- und AIM-Modulen sowie den Einstellungsinstrumenten des Steuersystems und den Maschinen erfolgt über ein Drahtlosnetzwerk. Das dezentrale Drahtlosnetzwerk für die Konfiguration und Steuerung beinhaltet Knoten für Vibrationssensoren, eine Einheit für die Echtzeit-Systemüberwachung sowie eine Plattform zur Unterstützung der Konfiguration. Bedeutsamer Weise sind die JIM- und AIM-Module an dem Standort eines industriellen Partners von POPJIM installiert und getestet worden. Parallel dazu wurden theoretische Module zu aktiven Modulen entwickelt, um präzise Vorhersagen zu deren Verhalten unter verschiedenen Bearbeitungsbedingungen zu ermöglichen und den Weg für weitere Entwicklungen zu ebnen. Die POPJIM-Forschung führte zu Patentanträgen für das JIM-Konzept, das in einer Drehmaschine und einem Werkzeughalter umgesetzt worden war und für das AIM-Konzept. Die industrielle Nutzung wird eine hochpräzise Bearbeitung komplexer Produkte ohne Mängel sicherstellen. Dies ist ein wichtiger Punkt auf der europäischen Agenda von Produktionsstätten.
Schlüsselbegriffe
Hochpräzise Bearbeitung, POPJIM, Module mit gemeinsamer Schnittstelle, mechatronisches Modul, Drahtlosnetzwerk