Intelligente Werkzeugmaschinen bauen
Die Werkzeug- und Fertigungsindustrie bekommt es zunehmend mit der Konkurrenz aus Niedriglohnländern zu tun. Intelligente Werkzeugsysteme auf Grundlage moderner Beschichtungen mit eingebetteten Sensoren versprechen eine verbesserte Produktqualität und Vielseitigkeit bei gleichzeitig reduzierter Produkteinführungszeit und gesenkten Herstellungskosten. Das EU-finanzierte Projekt "Intelligent and customized tooling" (IC2) brachte die Technologien auf eine neue Ebene und stellte ein Softwarewerkzeug zur Geschäftsmodellentwicklung bereit, um den Preiswettbewerb in den Griff zu bekommen. Die Wissenschaftler konzentrierten sich in diesem Fall auf Spritzgusswerkzeuge, aber die Resultate sind auf eine Vielzahl weiterer Werkzeuge sowie Press- und Gussformen anwendbar. Die Forscher integrierten Beschichtungen mit erhöhter Verschleißfestigkeit, Reibungskontrolle und Wärmemanagement mit eingebetteten Oberflächensensoren zur Werkzeug- und Prozessüberwachung. Die anspruchsvolle Herausforderung des Haftens von Sensoren auf einem Aluminiumoxid-Beschichtungssystem wurde gemeistert. Man bezog moderne Beschichtungen und Sensoren in Hybridfertigungszellen ein, welche die Präzision und Leistung abtragender Arbeitsvorgänge (Fräsen, Schleifen und Polieren) mit der geometrischen Freiheit der additiven Fertigung vereinen. Die letzte Demonstration, die Produktion eines Spritzgusswerkzeugs, präsentierte das optimierte Fertigungsoperationsfolgesystem und demonstrierte die Vorteile bei der Werkzeugproduktion sowie im Betrieb und bei der Wartung. Die computergestützte numerische Steuerung des Fräsens in Kombination mit additiver Fertigung ergab eine optimierte Werkzeugmaschine mit integrierter konturnaher Kühlung. Letztere reduziert die thermische Belastung des Werkzeugs und verbessert die einheitliche Temperaturverteilung in dessen Innerem, wodurch Spannungen in der Form verringert werden. Auf diese Weise wird die Lebensdauer der Form verlängert und werden die Wartungskosten gesenkt. Überdies erleichtern weniger Ausdehnung und Kontraktion der Form den Einsatz neuer und verbesserter Beschichtungen zwecks Herabsetzung der Reibung und Steigerung der Verschleißfestigkeit. Die Beschichtungen verbessern die Formoberflächeneigenschaften im Sinne von Verbesserungen der Produktqualität. Die 16 Partner des Konsortiums einschließlich acht kleiner und mittlerer Unternehmen (KMU) stellten zahlreiche Demonstratoren der verschiedenen Technologien her. Außerdem erstellte man eine Toolbox, um die KMU durch die Komplexität der Geschäftsmodellentwicklung hindurchzuführen. Die technologischen Weiterentwicklungen und Geschäftsmodelle von IC2 stehen bereit, um großen Einfluss auf die Wettbewerbsfähigkeit der EU-Werkzeugindustrie und die diese Werkzeuge verwendenden Hersteller auszuüben, die einen riesengroßen und gefährdeten Sektor der EU-Wirtschaft verkörpern.
