Wie IoT die CNC-Maschinenüberwachung für Präzision und Effizienz verbessert

CNC-Maschinen zählen zu den bedeutendsten Entwicklungen im Fertigungssektor. Sie ermöglichen Unternehmen die rasche Herstellung komplexer Bauteile mit einer Präzision von bis zu ±0,00127 mm.

Da diese Maschinen zunehmend erschwinglicher werden, sind sie in Zerspanungswerkstätten mittlerweile Standard. Der Markt für CNC-Maschinen wird voraussichtlich weiter wachsen und bis Ende 2027 einen Marktwert von 117,14 Milliarden USD erreichen – eine jährliche Wachstumsrate (CAGR) von über 7 %, die die zentrale Rolle der CNC-Fertigung bei der Produktion komplexer Komponenten unterstreicht.

Wie der Name schon sagt, werden die meisten Aufgaben an Computerized Numerical Control (CNC)-Maschinen per Computer gesteuert. In den Steuerung eingegebene Codes lösen Werkzeugbewegungen und -rotation in verschiedenen Achsen aus, um das Werkstück zu bearbeiten und das gewünschte Teil zu erhalten.

Durch die Einbindung des Industrial Internet of Things (IIoT) können Werkstätten und Großfabriken ihre CNC-Maschinen jedoch weit über die Standardfunktionen hinaus nutzen.

Wie arbeiten CNC und IIoT zusammen?

Auf grundlegender Ebene ermöglicht IoT den Einsatz von CNC-Maschinenüberwachungslösungen; in größerem Maßstab schafft IIoT Machine-to-Machine-Interaktion (M2M), die zu automatisierten Abläufen und weniger manuellen Eingriffen führt.

In CNC-Maschinen eingebettete Sensoren erfassen diverse Parameter und senden sie an eine Plattform, von der aus Zustand und Funktion der Maschinen effektiv überwacht werden können. Zudem können CNC-Maschinen die Sensordaten nutzen, um Werkzeuge automatisch zu wechseln, Freiheitsgrade anzupassen oder andere Aktionen auszuführen.

Im Folgenden einige Vorteile, die Unternehmen aus dieser vielversprechenden Kombination von CNC und IIoT ziehen können:

1) Wartungsplanung:

IIoT erlaubt Bedienern und Maschinenführern, über Smartphones oder Tablets bequem mit ihren CNC-Maschinen zu interagieren. Durch IoT-basierte CNC-Überwachung können sie den Maschinenzustand jederzeit und ortsunabhängig im Blick behalten.

Diese Fern- und Echtzeitüberwachung hilft dem Verantwortlichen, Inspektionen oder Reparaturen einzuplanen. Alternativ lassen sich CNC-Maschinen so konfigurieren, dass sie bei fälliger Wartung oder Instandhaltung automatisch Warnungen an die Bediener senden – etwa bei Temperaturanstieg, verstärkten Vibrationen oder Werkzeugschäden.

2) Maschinenverfügbarkeits-Überwachung:

IoT-basierte CNC-Lösungen beschränken sich nicht auf Fernüberwachung und geplante Wartung. Durch Echtzeit-Alarme können Fabriken Maschinenstillstände reduzieren und die Gesamtanlageneffektivität (OEE) steigern. Alarme ermöglichen proaktive Maßnahmen, bevor es zu plötzlichen Werkzeug- oder Komponentenausfällen kommt.

Wir haben einem Kunden eine entsprechende Lösung bereitgestellt, indem wir unsere IoT-Energieüberwachung für dessen CNC-Maschinen konfigurierten. Vor der Implementierung litt der Kunde unter wiederholten Maschinenausfällen. Unsere Lösung verschaffte transparente Einblicke in die Betriebsstunden der CNC-Maschinen und damit eine genaue Vorstellung der Produktionszeitnutzung. (Hier erfahren Sie mehr.)

Eine solche Maschinenverfügbarkeits-Überwachung lässt sich auf eine Reihe von CNC-Maschinen anwenden, um nicht nur deren Funktion zu verbessern, sondern auch die Maschinen-zu-Maschinen-Synchronisation im Industrieumfeld zu optimieren und operative Exzellenz zu erreichen.

3) Verbesserte Arbeitssicherheit:

In größerem Maßstab kann IIoT manuelle Eingriffe reduzieren – und damit das Verletzungsrisiko für Mitarbeiter aus der Fabrikgleichung entfernen.

Hier kommt die Machine-to-Machine-Synchronisation und -Interaktion ins Spiel. Die gegenseitige Kommunikation zwischen Maschinen führt zu einem besseren Verständnis zwischen verschiedenen elektromechanischen Geräten, was automatisch gesteuerte, weniger personalabhängige Abläufe in der Fabrik ermöglicht.

Zahlreiche Unternehmen entwickeln bereits smarte Roboter und Maschinen, die vorprogrammierte Aufgaben ausführen und auf die laufenden Bedürfnisse von CNC-Maschinen reagieren, um die Belegschaft von Standardoperationen zu entlasten. Diese Roboter können spezialisierte, feine Arbeiten ausführen – etwa das Öffnen und Schließen des CNC-Spannfutters oder den Werkzeugwechsel bei nachlassender Schärfe.

Neben der Verringerung von Verletzungen in der Werkstatt reduziert dies auch Materialverschwendung und steigert die Effizienz der CNC-Maschinen, was in kürzerer Zeit zu einer höheren Produktion präziser Bauteile führt.

FAZIT:

CNC-Maschinen sind elektromechanische Geräte, die Werkzeuge auf einer variierenden Anzahl von Achsen mit hoher Präzision bearbeiten, um ein Teil gemäß eines Computerprogramms herzustellen. Sie arbeiten schneller als jede manuell betriebene Maschine und können daher mehr Objekte mit hoher Präzision aus jedem Design fertigen.

Auch wenn CNC-Maschinen allein schon die Fertigung auf ein neues Level heben, lassen sich die Fähigkeiten eines Unternehmens durch den Einsatz des Industrial Internet of Things noch weiter steigern. Eine CNC-Maschinenüberwachungslösung ist ein perfektes Beispiel für die Leistungsfähigkeit IoT-basierter CNC-Lösungen.

Biz4Intellia ist ein End-to-End-IoT-Lösungsanbieter, der Fabriken und Werkstätten dabei unterstützt, ihre CNC-Maschinen mit IoT-Lösungen zu vernetzen. Fordern Sie noch heute eine Demo an, um zu sehen, wie Sie IoT in Ihrer Fabrik einsetzen können.