EMO 2019: 5 Kernbotschaften zu Automatisierung & autonomer Fertigung

Die zweijährliche EMO-Messe, die größte Werkzeugmaschinenmesse der Welt, fand letzte Woche in Hannover, Deutschland statt. Ein Werkzeugmaschinen-Unternehmensleiter, mit dem ich dort sprach, bot eine passende spontane Einschätzung: „Es ist wie eine Roboter-Messe mit Werkzeugmaschinen“, sagte er. Das war eine Übertreibung, natürlich, aber eine, die das auffälligste Merkmal der diesjährigen Messe einfing: Roboter waren überall. Roboter scheinen nun den Punkt erreicht zu haben, nicht nur akzeptiert, sondern gefordert zu sein. Aussteller über die gesamte Messe schienen dieselbe Wahrnehmung zu vermitteln, was Hersteller derzeit fordern: Automatisierung.

EMO ist zu groß für gründliche Berichterstattung. Mit über 2.200 Ausstellern aus 48 Ländern auf fast 2 Millionen Quadratfuß Ausstellungsfläche ist es nur möglich, einen Splitter des Gezeigten zu sehen. Tatsächlich waren Executive Editor Derek Korn und Publisher Bryce Ellis mit mir auf der EMO, und ein Splitter ist das Beste, was wir drei insgesamt sehen konnten.

Dennoch hatte ich die Chance, fast die gesamte Woche bei diesem wichtigen Event zu verbringen, das ich auch zwei Jahre zuvor besucht hatte. Einige Unterschiede zwischen den beiden Ausgaben zu notieren, bot einen Maßstab dafür, wie Fertigungstechnologie und ihre Nutzer sich in der Zwischenzeit bewegt oder verändert haben. Das heißt, EMO gab mir einen Blick darauf, wo wir jetzt sind oder wohin wir uns bewegen könnten. In diesem Geist hier einige meiner Eindrücke der EMO 2019:

1. Roboter dominieren das Bild

Werkzeugmaschinenlieferanten unterstützen Hersteller mit Automatisierungsbedarf als Single Source für Maschine und Teilehandling. Das gilt sogar für kostengünstigere Automatisierung. EMO war die erste Messe, auf der Werkzeugmaschinenbauer Hurco mit ProCobots ausstellte, dem Roboterautomatisierungslieferanten, den es kürzlich erworben hatte.

Große Werkzeugmaschinenbauer mit großen Ausstellungsflächen opferten die Anzahl der mitgebrachten Maschinenmodelle, um eine größere Vielfalt automatisierter Systeme zu zeigen, die für Dauerbetrieb, mehr Output mit leichtem Personal ausgelegt sind. Werkzeugmaschinenlieferanten wollten die Fähigkeiten ihrer Maschinen für unbeaufsichtigte oder Lights-Out-Systeme demonstrieren und in vielen Fällen auch bekräftigen, dass sie hinter der Automatisierungsausrüstung stehen wie hinter den Werkzeugmaschinen – mit Service und Support.

Wichtig: Die Entwicklung der Automatisierungstechnologie hat sich nicht nur in anspruchsvollere Anwendungen bewegt, sondern jetzt auch in kostengünstigere. Kollaborative Roboter waren auf der gesamten Messe allgegenwärtig, da nicht nur Werkzeugmaschinenlieferanten, sondern auch Werkzeug- und Messsystemlieferanten die Möglichkeiten demonstrierten, Aufgaben zu automatisieren, die in der Vergangenheit zu niedrig im Wert oder zu selten durchgeführt waren, um einen Roboter zu rechtfertigen.

Kostengünstigere Roboter öffnen die Tür zur Automatisierung simplerer und seltener durchgeführter Aufgaben. Rego-Fix stellte eine neue Version seines PowRgrip Pressfit-Werkzeughaltesystems vor, das es einem Roboter ermöglicht, Montage und Demontage von Werkzeughalter/Werkzeug-Setups durchzuführen.

2. Industry 4.0: Vom Buzzword zur praktischen Datennutzung

Aus oberflächlicher Sicht schien Industry 4.0 auf der EMO 2019 im Vergleich zur Vorauflage im Rückzug. Es war viel weniger in Ankündigungen und auf Schildern zu sehen, und weniger Unternehmen schienen, den Begriff als Prahlerei-Punkt zu proklamieren. Der Begriff Industry 4.0 hat als Buzzword an Energie verloren. Die Idee jedoch, relevante Fertigungsdaten zu sammeln und durch vernetzte Systeme nutzbar zu machen, schreitet weiter voran.

Verallgemeinern ist schwer, da es so viele verschiedene Wege gibt, wie Sensoren, Vernetzung, Datenaustausch und -analyse Fertigungsgeräte und -systeme responsiver oder einfacher in ihrer vollen Fähigkeit nutzbar machen. Ein Beispiel: Messtechnik-Unternehmen Renishaw demonstrierte sein Renishaw Central System, in dem die Befunde von Messgeräten im gesamten Betrieb in eine Echtzeit-Ansicht aggregiert und mit Trends anderer Umwelteinflüsse, namentlich Temperatur, verglichen werden können. Die Aggregation und ihre potenzielle Kraft offenbaren etwas Interessantes: Dieser bekannte Messtechnik-Hersteller war nicht nur ein Produzent von Messgeräten, sondern (vielleicht noch wichtiger) auch im Geschäft, handlungsrelevante Daten bereitzustellen. Das Central System ist ein Beispiel für die nächste Stufe: Werkzeuge zur Interpretation der Daten, um die korrekte Aktion besser zu identifizieren.

VDW stellte Umati vor, einen Standard für Werkzeugmaschinen-Datenaustausch. Maschinen auf der gesamten Messe wurden auf einem durch Umati ermöglichten System überwacht. Angesichts eines bestehenden Werkzeugmaschinen-Datenstandards: Welche Wirkung oder Rolle wird dieser haben?

Arguably die bemerkenswerteste Entwicklung auf der Messe bezüglich Fertigungsvernetzung war der funktionierende Debüt von Umati, einem Standard für Datenaustausch mit und zwischen Werkzeugmaschinen, entwickelt von VDW (Verband Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken) in Partnerschaft mit einer Gruppe von Werkzeugmaschinen- und Steuerungssystemherstellern. Verschiedene Maschinen auf der Messe wurden in Echtzeit über ein Remote-System auf Umati-Basis überwacht. Welchen Einfluss die Einführung dieses Standards haben wird, ist unklar, da bereits ein Standard mit demselben oder ähnlichem Ziel existiert – MTConnect. MMS hat über den Fortschritt des MTConnect-Standards seit Jahren berichtet und für seinen Wert argumentiert, also könnte unsere Sicht voreingenommen sein. Doch die Einführung eines weiteren Standards scheint ein Widerspruch in sich, und ist ebenso besorgniserregend wie vielversprechend, da mehrere Standards bedeuten, dass es eigentlich gar keinen Standard gibt – nur mehrere konkurrierende Frameworks, zwischen denen Ausrüster wählen oder die sie parallel unterstützen müssen. Was Umati Herstellern bieten könnte und welche Möglichkeiten es bringt – und wie es sich vom etablierteren Standard unterscheiden könnte – bleibt abzuwarten.

3. Additive Fertigung für Schneidwerkzeuge

Dieser Fräskörper von LMT, gefertigt via additiver Fertigung, verfügt über gekrümmte und verzweigte interne Kanäle, um Kühlmittelfluss präzise dorthin zu leiten, wo er gebraucht wird. In Testschnitten hat die effektivere Kühlmittelzufuhr eine Werkzeuglebensdauer-Verbesserung von 50 Prozent beim Fräsen von Titan ergeben.

In einem Sinne ist additive Fertigung (AM) kein großer Teil der EMO. Verschiedene Werkzeugmaschinenbauer zeigen additive Angebote als Teil ihrer Ausstellungen, und diese werden von einer kleinen Anzahl Aussteller in einem für AM dedizierten Bereich ergänzt, der nur einen Teil einer Halle ausmacht. Aber in einem anderen Sinne ist AM ein großer Teil der EMO. Dieses Jahr war zu sehen, dass AM signifikanten Einfluss auf ein vitales Element konventioneller Metallbearbeitungstechnologie hat: Schneidwerkzeuge.

Ohne danach zu suchen, entdeckte ich immer wieder Beispiele auf der Messe von Schneidwerkzeuganbietern, die neue Werkzeugkomponenten zeigten – zuvor nicht mögliche Komponenten –, die durch additive Fertigung hergestellt wurden. In einigen Fällen bot AM ein Mittel, einen Werkzeugkörper mit überlegenem Festigkeits-Gewichts-Verhältnis zu erreichen, der schneller in der Maschine bewegen oder mit hoher Drehzahl ohne Chatter schneiden kann. In der größeren Anzahl Fälle bot AM das Mittel, gekrümmte Durchgangskühlkanäle zu realisieren, die Werkzeuglebensdauer verbessern, indem sie Kühlmittelfluss präzise dorthin liefern, wo er am effektivsten sein kann.

Nicht alle großen AM-Technologielieferstellen stellen auf der EMO aus, aber SLM Solutions war eine, die es tat. Der hier gesehene Bugatti-Bremssattel wurde additiv gefertigt, aber die Fertigstellung dieses Teils stellte einige Zerspanungsherausforderungen dar.

Und da additive die Möglichkeiten für Werkzeuge verbessert, können Werkzeuge auch vital für das Versprechen von AM sein. Ein großer AM-Technologielieferant, der auf der EMO ausstellte, war SLM Solutions. Das Unternehmen zeigte einen additiv gefertigten Bremssattel, der Zerspanungsherausforderungen präsentierte, die von zwei Werkzeugspezialisten, Benz und Haimer, adressiert wurden, wie in diesem Video beschrieben:

4. Automobilindustrie im Wandel

Hier sind Auto-Teile alt und neu. In dieser Szene von Renishaws Ausstellung wird ein Gehäuse für ein Hybrid-Fahrzeug getastet. Das Unternehmen zeigte seine Renishaw Central Software zur Vereinheitlichung von Messdaten in ein umfassendes Bild, das zugrundeliegende Ursachen und適切な Aktionen klarer macht.

Nicht nur Änderungen in der Fertigungstechnologie waren auf der Messe zu sehen, sondern auch Änderungen in der Automobilindustrie. Der Wandel hin zu Hybrid- und Elektrofahrzeugen als wachsendem Anteil der Autoindustrie-Produktion beeinflusst Metallbearbeitungstechnologie-Anbieter, weil die zerspanen Teile in einem Elektrofahrzeug anders sind als die eines traditionellen Autos. Und ein besorgniserregender Punkt für viele Werkzeugmaschinenbauer ist, dass die zerspanen Teile in einem Elektrofahrzeug geringer an Zahl sind.

Dieses Foto illustriert zwei der Eindrücke in diesem Artikel. Additive Fertigung floss in die Erstellung dieses Werkzeugs für schnelle Präzisionszerspanung der ID eines Motorgehäuses für ein Elektrofahrzeug. Werkzeugmaschinenlieferant Makino entwickelte dieses Werkzeug und zeigte es in seiner a51nx Bearbeitungszentrale.

Daher betonten Messeaussteller, die mit der Automobilindustrie assoziiert sind, in einigen Fällen ihr Angebot für andere Branchen, wie Luftfahrt. Andere Werkzeugmaschinenbauer lehnten sich vor, betonten die Fähigkeit ihrer Maschinen, die zerspanen Teile von Elektroautos effizient zu produzieren, wie Motorgehäuse.

5. Autonomie kommt

Dieser letzte Eindruck ist wirklich mehr eine Vorhersage: Maschinenbetriebe der Zukunft werden nicht nur stationäre Automatisierung nutzen – also Roboter, die an einem Ort bleiben oder auf festen Bahnen fahren – sondern auch auf autonome Automatisierung setzen, also automatisierte Geräte, die sich frei und sicher durch die Anlage finden. Es gab viele Beispiele autonomer mobiler Cobots, die auf der EMO durch den Betrieb gefunden wurden, die eine effiziente und flexible Art demonstrierten, Werkzeuge und Teile von Station zu Station oder Maschine zu Maschine zu transportieren, wie benötigt, ohne anwesende Menschen. Es waren nicht viele dieser unabhängig fahrenden Roboter – eine kleine genug Zahl, um diese Geräte als Kuriositäten statt Mainstream-Angebote zu machen – aber genug, um die Versprechung dieser Idee zu demonstrieren und zu validieren.

Die automatisierte Werkstatt der Zukunft? Doosan war einer der Aussteller, die autonome Automatisierung demonstrierten. Der unabhängige Roboter hier transportiert Teile durch die Stationen einer Zelle, die Bearbeitungszentrum, Drehmaschine und Inspektion umfasst.

Wie gesagt: Autonomie kommt, und wirklich ist es die Prävalenz stationärer Roboter auf dieser Messe, die mir Vertrauen in diese Vorhersage gibt. Roboterautomatisierung im Allgemeinen war nicht immer Mainstream auf großen Metallbearbeitungsmessen. Applikationen von Robotern, die Werkzeugmaschinen bedienen, waren früher auch Kuriositäten. Aber irgendwann wird die Neugier befriedigt; irgendwann wird das Argument gemacht. Der Einsatz von Robotern zur Bedienung und Automatisierung von Zerspanungsprozessen war eine gute Idee, die dazu bestimmt war, ihren Platz zu gewinnen, und jetzt ist diese Bestimmung Realität geworden. Dies erkennend, schaute ich mich auf der EMO dieses Jahr nach der Idee um, die zu gut, zu potenziell effektiv ist, um keinen Platz in der Zukunft als Mainstream-Teil der Fertigung zu gewinnen. Autonome Fertigung ist das, was ich fand. Auf einer zukünftigen EMO erwarte ich, dass wir scherzhaft fragen werden, ob dies nicht die autonome Roboter-Messe ist.