VerticalE2E – Vertikal integrierte, nachhaltige End-to-End-Fabrik

Durch die Verknüpfung digitalisierter und hochautomatisierter Prozesse mit einer intelligenten Datenanalytik lassen sich große Potenziale für Effizienzsteigerungen heben und eine nachhaltige Produktion erzielen. Voraussetzung hierfür ist ein durchgängiger Informationsfluss, welcher lediglich über eine vollständige Digitalisierung der gesamten Fertigungslinie zu realisieren ist. Mit dem Ziel der Erhöhung der Wettbewerbsfähigkeit kann die Attraktivität des „End-to-End“-Herstellers Premium AEROTEC am Standort Varel gesteigert werden. Ein möglicher Lösungsansatz besteht dabei in der Abbildung einer Fabrik, in der die komplexen Abläufe vom Rohmaterial bis zur Montagegruppe gebündelt und gleichzeitig die Prozesse nachhaltig optimiert werden. Neben einer effizienteren Wertschöpfung in der heutigen Produktion trägt diese Lösung auch zu einer wirtschaftlich attraktiven Fertigung von neuen Produktionsanteilen in Niedersachsen bei. Das Gesamtvorhaben von VerticalE2E – Vertikale integrierte, nachhaltige End-to-End-Fabrik gliedert sich in drei wesentliche Hauptarbeitspakete (HAP) - „digitale Fabrik“, „vertikale Integration“ sowie „E2E-Qualität“. Das IFW bringt sich dabei in den Bereich „vertikale Integration“ mit seinen Arbeitsinhalten zur nachhaltigen Rohmaterial-Herstellung ein. Innerhalb dieses HAP werden u. a. Möglichkeiten zur Schließung des Materialkreislaufs in der Rohmaterial-Herstellung durch das Recycling von geeigneten Rohmaterialien in der additiven Fertigung erforscht. Die Bilanzierung des ökologischen und ökonomischen Fußabdrucks für die Verwertung von Spänen zu Pulver wird dabei vom IFW erarbeitet. Schwerpunkt der Forschungsarbeit des IFW innerhalb des Verbundprojekts bilden die Arbeitsinhalte zum HAP 3 E2E-Qualität. Für nachhaltige Produkte und Prozesse in der Zerspanung und der Montage werden hierbei eine durchgängig digitale Prozessanalyse sowie eine selbstadaptierende Qualitätssicherung erarbeitet. Das IFW beteiligt sich dabei im Rahmen der AP 3.1 Prozessüberwachung und AP 3.2 Selbstadaptierende Qualitätsprüfung. In AP 3.1 wird ein sensorisches Spannsystem konzeptioniert, entwickelt und in Betrieb genommen, mit dem eine werkstückseitige Messung dynamischer Prozesskräfte in Abhängigkeit der Spannsituation erfolgt. Die Daten werden mit maschineninternen (Spindelströme und Achspositionen) und übergeordneten Prozessdaten (Bauteil-ID, Werkzeuginformationen, Maschineninformationen, Zeitstempel, etc.) synchronisiert und an den VerticalE2E-Datenpool übermittelt. Weiterhin wird eine Kalibriermethode ermittelt, die eine Adaption der sensorischen Fähigkeit auf verschiedene Bauteilgeometrie und -eigenschaften ermöglicht. Die sensorische Fähigkeit des Spannsystems wird für eine Detektion und Kompensation des Bauteilverzugs genutzt, der aus der Veränderung des Gleichgewichtszustandes der Eigenspannungen infolge der Zerspanung resultiert. In AP 3.2 wird zunächst ein Vorgehensmodell zur selbstadaptierenden Prüfplanung entwickelt, welche das Rahmenwerk für eine selbstadaptierende Qualitätsprüfung, basierend auf einem Digitalen Zwilling, bildet. Hierzu werden zunächst Modelle zur Prüfung definierter Prüfmerkmale entwickelt. Zudem wird ein Prozess zur Anwendung des Digitalen Zwillings im Rahmen der virtuellen Qualitätsprüfung entwickelt. Schließlich erfolgt die prototypische Implementierung sowie eine experimentelle Untersuchung der erarbeiteten Methode an einem Demonstrator bei Premium AEROTEC.