Die Maschine erodiert und korrigiert selbsttätig.
Bild: fertigung

Die Maschine erodiert und korrigiert selbsttätig. Bild: fertigung

Die Closed-Loop-Technologie ist für Stefan Scherer, Geschäftsführer von Alicona, eine Revolution, die von der Bearbeitung bis zur Qualitätssicherung alle Fertigungsschritte in einer Werkzeugmaschine vereint: „Mit CLM ist eine bis zu 4-fach höhere Prozesssicherheit durch Selbstoptimierung erreichbar. Möglich ist das aufgrund der Kombination aus hochauflösender optischer Messtechnik und intelligenten Fertigungsmethoden.“ In enger Zusammenarbeit integrierten Makino und Alicona einen berührungslosen 3D-Messsensor in eine

Alicona_ Erodieraufbau

Der Erodieraufbau enthält das gespannte Werkstück sowie einen Messpunkt zur Kalibrierung.
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Senkerodiermaschine EDAF2, die dadurch in der Lage ist, Werkstücke im eingespannten Zustand mit einem völlig unabhängigen System zu messen. Das System erkennt Abweichungen vom Sollwert und bewirkt eine automatische Änderung der Maschinenparameter.

Im Vergleich zu traditionellen Herstellungsmethoden basiert der Closed-Loop-Manufacturing-Ansatz auf einem geschlossenen Kreislauf. Durch die Integration der Messeinheit in die EDM-Maschine sind die Koordinatensysteme des Bearbeitungszentrums und des Messsensors identisch. Zudem ist das Aus- und wieder Einspannen von Bauteilen zur Qualitätskontrolle nicht mehr notwendig. Eine intelligente Programmierung ermöglicht die ständige Kommunikation zwischen Sensor und Bearbeitungszentrum. Dadurch werden die notwendigen Erodierparameter weitergeleitet, bis der Soll-Wert erreicht ist.

Auf einen Blick

Vorteile IF-Sensor R25

  • komplexe Formen automatisiert messbar
  • Geometrien mit Flanken sind bis zu 86° messbar
  • hochauflösende Ergebnisse bei Oberflächen mit verschiedenen Materialien und unterschiedlichen Reflexionsmustern
  • zu jedem Messwert die zu den 3D-Daten registrierte Farbinformation
  • gesteigerte Prozesssicherheit
  • wiederholgenaue und rückführbare Messungen auch bei Produktionsbedingungen wie Fremdlicht und Temperaturschwankungen

Die Senkerodiermaschine EDAF2 FH verfügt aufgrund ihres mechanischen Konzepts über eine hohe Steifigkeit und ein hohes Maß an thermischer Stabilität. Die Maschine verfügt über eine

Makino EDM

Stefan Scherer beschreibt die Integration des Alicona-3D-Sensors in die Makino-EDM-Maschine.
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massive Gusskonstruktion und punktet mit einer verbesserten CNC-Steuerung Hyper i, die sich durch ihre Benutzerfreundlichkeit sowie über die integrierten intelligenten Assistenzsysteme auszeichnet. Sie ist für lange Laufzeiten im mannlosen Betrieb geeignet. In Verbindung mit dem Alicona-3D-Messsensor und CLM wird sie zur selbststeuernden Fertigungszelle.

Intelligente Kommunikation

Für Andreas Walbert, Leiter Marketing und Produktplanung bei Makino, stellt sich die Frage, wie der Anwender eine hohe Produktivität erreichen kann: „Gefragt sind hier Assistenzsysteme, die eine herkömmliche Maschine in eine Smart Machine verwandeln.“ Während die einen von Industrie 4.0 sprechen, bezeichnen es andere als Smart Manufacturing. Beides beschreibt Maschinen, die intelligent miteinander kommunizieren. Die

Alicona Kalibiriern

Vor dem Erodieren wird das optische System von Alicona kalibriert.
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Anforderungen an die Werkzeugmaschine im Hinblick auf Industrie 4.0 zählt Walbert in Form mehrerer Kernkompetenzen auf: „Als Ausgangspunkt gilt die robuste Mechanik einer Maschine. Darauf aufbauend folgt die intelligente Steuerung sowie die Vernetzung. Diese drei Kompetenzen stellen die Smart Machine dar. Weitere zwei Kernkompetenzen sind das Cyber-Physical-System und Augmented Operators, die zusammen mit der Vernetzung eine Smart Factory bilden.“  Dabei ist der Werker bei Industrie 4.0 immer integriert, sagt Walbert. Ebenfalls im Fokus ist die Reproduzierbarkeit. Die Frage, ob es ausreicht, eine Werkzeugmaschine mit Sensoren zu bestücken, beantwortet er mit nein: „Man muss sich damit auseinandersetzen. Nicht isoliert, sondern im Dialog mit dem Kunden.“ Ein Beispiel ist das Closed Loop Manufacturing mit der EDM-Maschine von Makino und dem 3D-Messsystem von Alicona, das eine hohe Prozesssicherheit bietet.

Alicona Musterwerkstueck

Das Demo-Werkstück enthält steile Flanken und kann ohne Aus- und Einspannen mit hoher Qualität und Prozesssicherheit
gefertigt werden.
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Geschlossener Kreislauf

Mark Raleigh, Anwender von Closed Loop Manufacturing und Geschäftsführer von EDM Department Inc., Illinois, beschreibt den schematischen Ablauf in der

Stefan Scherer, Alicona

„Der Anwender muss der Maschine nur beibringen, was zu messen ist. Das ‚Wie‘ übernimmt das CLM-System selbsttätig.“
Stefan Scherer, Geschäftsführer Alicona
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Maschine: „Die erste optische Messung erfasst Form und Positionskorrektur. Danach folgt das Erodieren an der richtigen Position bis zu einer sicheren Tiefe, gefolgt vom Reinigen des EDM-Bauteils. Die zweite Messung ermittelt die Elektrodenkorrektur, welche an die Maschine kommuniziert wird. Im Anschluß kann die Maschine an der korrigierten Position mit richtiger Tiefe weitererodieren. Die letzte Messung bestätigt die geforderten Anforderungen für Position und Tiefe.“

Raleigh demonstriert die Messung während des Workshops live auf der EDM-Maschine von Makino. Für die Demonstration läuft das System auf einem separaten PC. In Kürze soll das System auch in der Hyper-i-Steuerung von Makino integriert werden. Der 3D-Sensor von Alicona erzeugt je nach Fläche eine Punktewolke mit vier bis zehn Millionen Messpunkten, die sich mit den Sollwerten in der STL überlagern lässt. So können

Alicona Punktewolke

Die Punktewolke per CLM enthält bis zu 10 Mio. 3D-Punkte.
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minimale Abweichungen optimal erfasst und dargestellt werden. Raleigh: „Das System meldet die Parameter zurück an die Maschine. Pro Einzelmessung werden etwa 2 bis 2,5 min benötigt und 2 min zum automatischen Zusammenfügen der Einzelmessungen.“

Für Scherer bedeutet Closed Loop Manufactoring, das Messmittel und die Intelligenz in die Maschine zu integrieren. Er beschreibt vier Stufen, von der Standardanwendung der Maschine mit manueller Bedienung des Messsensors über die Standardanwendung der Maschine mit programmiertem Messablauf zum adaptiven, automatisierten Betrieb der Maschine mit programmiertem Messablauf (True Adapt) und final zu einem adaptiven und selbstlernenden Betrieb der Maschine und des Messsensors.

Alicona Messtaster

Per Messtaster erfolgt die Kalibrierung der EDM-Maschine.
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In der letzten Anwenderstufe läuft die EDM-Fertigung automatisch inklusive der ermittelten Fehlerkorrekturen. Scherer: „Im True-Adapt-Prozessablauf können Oberflächengüten, Form, Position und die Tiefe gesteuert werden. Bereits ab dem ersten Werkstück werden Gutteile produziert.“

Auch der amerikanische Erodier-Spezialist Raleigh sieht in dem Produktionskonzept Bearbeitungsmaschine mit integrierter Messtechnik eine Vielzahl von Vorteilen: „Neben der Eigenregulierung des Produktionsprozesses, ressourcensparendem Fertigen und der schnellstmöglichen Reaktion auf Abweichungen ist vor allem die bis zu 4-fach höhere Prozesssicherheit der Maschinenbearbeitung der entscheidende Wettbewerbsvorteil.“

Andreas Walbert, Makino

„Für eine höhere Produktivität werden Assistenzsysteme zum Einsatz kommen, wie zum Beispiel das Closed-Loop Manufacturing.“
Andreas Walbert, Leiter Marketing und Produkt-
planung bei Makino
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Die Zusammenarbeit von Makino mit Alicona ermöglicht die messtechnisch unabhängige Kontrolle und, wenn nötig, automatischer Korrektur der Bearbeitung. Die so gewonnene Prozesssicherheit beinhaltet die Dokumentation von Form und Rauheit auch bei anspruchsvollen Geometrien – hochauflösend, rückführbar und wiederholgenau.

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