Industrie 4.0
5GSensPro macht Fräs­maschinen zu teil­autonomen IIoT-Systemen

© Fraunhofer Institut für Produktions­­technologie IPT

Die meisten Digital­demonstratoren und Modell­fabriken 4.0 haben einen Haken, nämlich den, dass sie rund­um neu sind. Dagegen haben die meisten digi­talisierungs­willigen Unter­nehmen bereits eine Menge teurer Maschinen, die noch keines­wegs am Ende ihres Lebens­zyklus ange­kommen sind. Dann sind Retrofit-Konzepte gefragt.

Praktisch geht es darum, Bestandsanlagen die Fähigkeiten beizubringen, die für eine moderne flexible Fertigung erforderlich ist. Konkret betrifft das meist Steuer- und Rechen­einheiten auf Shopfloor- und Feldebene, die nötige Sensorik sowie die Möglichkeiten der Daten­kommunikation selbst (Connectivity). Für diesen letzten Punkt steht mit 5G bereits eine Funk­technologie bereit, die dank ihrer extrem kurzen Latenz­zeiten Monitoring und Regelung praktisch in Echtzeit ermöglicht. Für das übrige will das Projekt 5GSensPro sorgen.

Bei dem vom Fraunhofer Institut für Produktions­technologie IPT in Aachen geführten 5GSensPro-Vorhaben sind unter anderen der Werkzeug­maschinen­bauer QsQ aus Erkelenz, Marposs (Monitoring) aus dem niedersächsischen Egestorf, Meastream (Mess-, Steuerungs- und Regelungs­technik) aus Eschweiler und nicht zuletzt Oculavis (Fernwartung mit Datenbrillen und Augmented Reality) mit an Bord. Oculavis ist ein eng mit dem Fraunhofer IPT verbundenes Spin-off der RTWH Aachen.

5GSensPro läuft bis Juni 2022 und wird vom Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) mit fast einer halben Million Euro bezuschusst. Gemeinsam will das Konsortium beispielhaft testen, wie sich die hoch­dynamischen Zerspanungs­prozesse sogenannter BLISKs (Blade Integrated Disks) für den Turbo­maschinen­bau optimal flexibel steuern lassen. Dazu werden Sensoren direkt auf dem Bauteil angebracht – deren enorme Datenmengen bilden dann die Basis einer virtuellen Produktions­umgebung, die über eine Basiseinheit zur Daten­vor­verarbeitung und ein 5G-Campusnetz letztlich in der Cloud stattfindet.

Im Plan dieses IIoT-Szenarios (Industrial Internet of Things) sind außerdem die entsprechende Software sowie Protokolle und Visualisierungs­schnittstellen. Das Ziel besteht darin, „herkömmliche Maschinen­parks in teilautonom agierende Systeme mit flexiblen Bearbeitungs­stationen und optimaler Kapazitäts­auslastung zu verwandeln.“ Neben den dynamischen Steuerungs­aufgaben soll 5GSensPro durch Echtzeit­monitoring auch Predictive-Maintenance-Fähigkeiten entwickeln, also Wartungs­bedarf rechtzeitig erkennen und dadurch Ausfall­risiken minimieren.