5G-Industry Campus Europe - 5G-Smartsensor zur Werkzeugbrucherkennung mittels Körperschallsignal während der Fräsbearbeitung

 

Die Stabilität eines spanenden Fertigungsprozesses und die Bauteilqualität sind in entscheidendem Maße vom Zustand des eingesetzten Werkzeuges abhängig. In der Regel erreichen Zerspanwerkzeuge durch einen kontinuierlichen Verschleiß an Span- und Freifläche ihr Einsatzende. Je höher der Verschleißzustand des Werkzeuges, desto größer ist die benötigte Schnittkraft. Ein zu hohes Belastungskollektiv kann im schlimmsten Falle zu einem Werkzeugbruch also zu einem Versagen des Werkzeuges führen. Gleichzeitig beeinflusst der Werkzeugzustand maßgeblich die Qualität des gefertigten Werkstücks. Aus diesen genannten Gründen ist eine Überwachung des Verschleißzustandes des Werkzeuges von signifikanter Bedeutung.

Eine Möglichkeit Werkzeugbruch und den Verschleißzustand des Werkzeuges zu überwachen ist der Einsatz der sogenannten Körperschallsensorik. Mobile, bauteil-gebundene Sensoren bieten durch eine erhöhte Prozessnähe qualitativ hochwertigere Signale, was der Prozessüberwachung zugutekommt. Zusätzlich erlaubt das Vermeiden von Kabeln den Einsatz von Sensorik in kinematisch komplexen Prozessen. 5G ermöglicht den Betrieb verteilter Sensorsysteme im Batteriebetrieb und eine drahtlose Übertragung großer Datenmengen bei geringen Latenzen, was bei Körperschallsensoren notwendig ist, um hochdynamische Prozesse in Echtzeit zu überwachen und rechtzeitig regelnd einzugreifen.

Das Ziel des vorgestellten Vorhabens ist die Entwicklung einer Lösung zur modularen Erweiterbarkeit von Maschinen und Anlagen. Dies ermöglicht unter anderem anwendungsorientierten Prozessüberwachungs- und Regelungslösungen um die Leistungsfähigkeit von Prozessen für verschiedene Produkte zu erhöhen. Dabei wird ein neuer, innovativer, technologischer Ansatz, bestehend aus 5G Drahtlostechnologie mit Sensornetzwerken verfolgt. Diese Methode ermöglicht die Erzeugung komplexer Werkstücke ohne Oberflächenfehler und Toleranzverletzungen, welche durch Werkzeugbruch und Verschleißphänomene während der Zerspanung entstehen können.