Robuste Lieferkette aufbauen: Wie qualifizierte Werkzeugmacher Innovation treiben

FIELD INTELLIGENCE: Smarte Prozesse, Lösungen & Strategien

COVID-19 beleuchtete die Brüchigkeit der US-Fertigungslieferkette. Krisenreaktion erfordert mindestens Fähigkeit, Maschinen, die Wirtschaftsgrundlage bilden, rasch zu reparieren oder wiederaufzubauen.
Der multispezialisierte Handwerker oder Werkzeugmacher repräsentiert das Ideal unserer zukünftigen Ausrichtung.

Der Werkzeugmacher beherrscht viele Prozesse (Zerspanen, Umformen, Schweißen, Wärmebehandeln etc.) und kann basierend auf verfügbaren Materialien und unvermeidlichen Überraschungen improvisieren.

Nachteil menschlicher Handwerker: Nicht annähernd so reproduzierbar, präzise oder stark wie Maschinen. Kein Lights-out, 24/7-Betrieb.
Viele Kollaborateure und ich formen Vision einer Zukunft, wo autonome Systeme im Grunde wie qualifizierte Handwerker agieren und neue Werkzeuge für subtraktive, additive, fügende und umformende Prozesse nutzen, um qualitätsgesicherte Komponenten herzustellen und zu prüfen.

Zwei Dinge nötig für diese Zukunft: geteilte Vision für Pfad zu hybrider autonomer Fertigung und neue Werkzeuge zur Realisierung:

Der Visionspart

Inspiriert von SAE Standard J3016 (Fahrzeugautonomie-Level) werden Fertigungsautonomie-Level vorgeschlagen.

Level 0: Keine Automatisierung. Level 1: CNC-Bahnerfolgung. Level 2: Geschlossener Regelkreis Fehlerkorrektur. Level 3: Industry-4.0-Elemente – systemweite Datenerfassung für Entscheidungen.

Level 4 und 5: Mehrere Prozesse (addieren, subtrahieren, fügen, gießen etc.) in integriertem Framework. Level 4: System fixt und transferiert Bauteil automatisch zwischen Prozessen.

Höchstes Level 5: Simuliert Gespräch mit qualifiziertem Handwerker – Trade-offs zwischen Kosten, Performance, Lieferzeit diskutieren, einmal gewählt: Ausführung ohne menschliches Eingreifen bei Aufzeichnung kritischer Daten für Bauteilqualitätssicherung und Erfahrungsaustausch mit anderen Fertigungszellen.

Neue Werkzeuge und Prozesse

Diese Vision befreit von riesigen Werkzeugen, Formen, Pressen, die oft Vorlaufzeit und Capex bestimmen.

Stattdessen: Mehrere kleine Werkzeuge für Hinzufügen, Verformen, Schneiden arbeiten simultan an einem Teil – wie mehrere Roboterameisen mit präziser Dimensionskontrolle.

Während Ingenieurwissenschaften auf Analyse hochproduktiver Prozesse fokussierten, gibt es großes Potenzial in kleiner-skala, hochkontrollierten Prozessen.

Viele Fertigungsprozesse basierend auf einfachen, leichten Werkzeugen könnten in diesem Paradigma mächtig sein.

Beispiel: Meine Gruppe entwickelt lokale, hochgeschwindige, festkörperbasierte, impact-basierte Schweißprozesse mit sehr leichter Ausrüstung.

Da sie Material nicht erhitzen: Keine thermische Verformung/Degradation, können sehr starke und ungleiche Metalle fügen.

Diese und ähnliche Prozesse mit leichten, agilen Werkzeugen werden zentral in dieser neuen automatisierten Werkstatt.

Mit rasanten Fortschritten in Sensorik, Computation, Robotik, Prozessen scheint es unvermeidlich, dass diese Innovationen bestehende hocheffiziente Massenproduktion ergänzen – für komplexe High-Quality-Produkte, wann und wo sie gebraucht werden.