Lasst uns mutig dorthin gehen, wo noch nie zuvor ein Roboter gewesen ist

FIELD INTELLIGENCE:Intelligente Prozesse, Lösungen und Strategien

COVID-19 hat die Brüchigkeit der Lieferkette der US-Fertigung ins Rampenlicht gerückt. Die Reaktion auf Krisen vieler Art erfordert zumindest die Fähigkeit, die Maschinen, die die Grundlage unserer Wirtschaft bilden, schnell zu reparieren oder wieder aufzubauen.
Der multiqualifizierte Handwerker oder Werkzeug- und Formenbauer repräsentiert das Ideal dessen, wohin wir in Zukunft gehen wollen.

Der Werkzeug- und Formenbauer kann auf viele Prozesse zugreifen (Bearbeitung, Umformung, Schweißen, Wärmebehandlung usw.) und kann auf der Grundlage verfügbarer Materialien und unvermeidlicher Überraschungen improvisieren.

Der Nachteil menschlicher Handwerker ist, dass sie nicht annähernd so reproduzierbar, präzise oder stark sind wie Maschinen. Sie können auch nicht rund um die Uhr ohne Licht arbeiten.
Viele Mitarbeiter und ich haben eine Zukunftsvision entwickelt, in der autonome Systeme im Grunde wie erfahrene Handwerker agieren und neue Werkzeuge für die subtraktive, additive, Füge- und Verformungsverarbeitung verwenden können, um Komponenten mit gesicherter Qualität herzustellen und zu prüfen.

Um diese Zukunft zu erreichen, sind zwei Dinge erforderlich:eine gemeinsame Vision für einen Weg zur hybriden autonomen Fertigung und neue Tools zur Verwirklichung dieses Ansatzes:

Der Visionsteil

Inspiriert von der SAE-Norm J3016, die Stufen der Fahrautonomie definiert, werden Stufen der Fertigungsautonomie vorgeschlagen.

Stufe 0 steht für keine Automatisierung. Stufe 1 beinhaltet CNC-Pfadverfolgung. Stufe 2 beinhaltet eine Closed-Loop-Fehlerkorrektur. Level 3 umfasst Industrie-4.0-Elemente zur Erfassung systemweiter Daten, um Entscheidungen zu treffen.

Die Ebenen 4 und 5 umfassen mehrere Prozesse (Addieren, Subtrahieren, Verbinden, Casten usw.) in einem integrierten Framework. In Level 4 kann das System das Bauteil automatisch fixieren und von einem Prozess zum anderen transferieren.

Die höchste Stufe – 5 – ahmt ein Gespräch mit einem erfahrenen Handwerker nach, bei dem Kompromisse zwischen Kosten, Leistung und Lieferzeit besprochen und nach der Auswahl ohne menschliches Eingreifen ausgeführt werden können, während kritische Daten aufgezeichnet werden, die die Komponentenqualität sicherstellen, und die Erfahrung mit anderen teilen Fertigungszellen.

Neue Tools und Prozesse

Diese Vision befreit uns von den sehr großen Werkzeugen, Matrizen und Pressen, die oft die Vorlaufzeit und den Kapitalaufwand bestimmen.

Stattdessen können wir uns mehrere kleine Werkzeuge zum Hinzufügen, Verformen und Schneiden vorstellen, die gleichzeitig an einem Teil arbeiten – ähnlich wie mehrere Roboterameisen, die verschiedene Aufgaben erledigen, aber mit präziser Maßkontrolle.

Während sich Ingenieurwissenschaftler auf die Analyse hochproduktiver Herstellungsprozesse konzentriert haben, gibt es viele Möglichkeiten in kleineren, hochgradig kontrollierten Prozessen.

Viele Herstellungsprozesse, die auf einfachen und leichten Werkzeugen basieren, könnten in diesem Paradigma sehr leistungsfähig sein.

Zum Beispiel entwickelt meine Gruppe lokale, schnelle, schlagbasierte Festkörperschweißverfahren, die sehr leichte Geräte verwenden.

Da sie das Material nicht erhitzen, gibt es keine thermische Verformung oder Verschlechterung der Materialien, und sie können sehr starke und unterschiedliche Metalle verbinden.

Diese und ähnliche Prozesse, die auf leichten und agilen Tools basieren, werden im Mittelpunkt dieses neuen automatisierten Workshops stehen.

Angesichts der schnellen Fortschritte bei Sensoren, Computern, Robotik und Prozessen scheint es unvermeidlich, dass diese Prozessinnovationen unsere bestehende, sehr effiziente Massenproduktion ergänzen, um komplexe, qualitativ hochwertige Produkte herzustellen, wann und wo sie benötigt werden.