Vorausschauend intelligent

Industrie 4.0

Gemeinsam mit Rampf arbeitet Bosch Rexroth an der Fabrik der Zukunft: Intelligentes Maschinenbett aus Mineralguss als Basis des Projekts.

Das Internet der Dinge hält Einzug in industrielle Produktionsprozesse – und diese werden dadurch signifikant verbessert. Denn das Internet of Things (IoT) ermöglicht einen höheren Automatisierungsgrad, mehr Flexibilität und Individualisierung sowie geringere Reparatur- und Wartungszeiten. Kurzum: eine höhere Effizienz des Produktionssystems.

Mit dem Projekt „Factory of the Future“ ist Bosch Rexroth, einer der weltweit führenden Spezialisten für Antriebs- und Steuerungstechnologien, ganz vorne dabei in der Entwicklung dieser neuen, effizienteren Produktionswelt. Im Mittelpunkt des Projekts steht die flächendeckende Vernetzung von Sensoren, Maschinen, Anlagen und Prozessen – also von allem, was Informationen im Industrieumfeld generiert. So soll eine umfassende Transparenz und Überwachung des gesamten Produktionssystems ermöglicht werden.

Intelligenz fängt unten an

„Hierfür müssen alle Komponenten informationstechnisch in das Gesamtsystem eingebunden werden, und das fängt ganz unten an: beim Maschinenbett“, weiß Thomas Altmann, Geschäftsführer bei Rampf Machine Systems. Zusammen mit Bosch Rexroth und den Projektpartnern Balluff, Sick und Steinbeis hat der weltgrößte Produzent von Mineralguss mit Sitz in Wangen, Göppingen, für die „Factory of the Future“ ein intelligentes Maschinenbett aus epoxidharzgebundenem Mineralguss Epument entwickelt.

Im Mittelpunkt des Projekts steht die flächendeckende Vernetzung von Sensoren, Maschinen, Anlagen und Prozessen.

Intelligent deshalb, weil es zusätzlich zu Führungsschienen, Dummy-Schlitten und einem Linearmotor mit Kühlleitungen und Sensoren ausgestattet wurde, die im Betrieb Temperatur und Drücke des Kühlsystems erfassen und beeinflussen können. Und wichtig deshalb, weil Verformungen der Maschinengeometrie aufgrund von thermischen Einflüssen eine der Hauptsteuergrößen auf die Bauteilgenauigkeit darstellen. „Durch die Integration von Sensorik und Aktorik in Maschinenbetten aus Mineralguss reagiert die tragende Struktur anpassend auf sich ändernde thermische Betriebszustände und Umgebungsbedingungen. Verformungen werden also nicht nachträglich kompensiert, sondern von vornherein verhindert – und das ist ganz im Sinne einer intelligenten Fabrik von morgen“, sagt Altmann.

Hohe Dämpfung – hoher Integrationsgrad
Der Vergleich der Abklingkurven für Epument Mineralguss und Grauguss FC 300 zeigt die überlegenen Dämpfungseigenschaften des epoxidharzgebundenen Werkstoffs. Dadurch können beispielsweise Schritt- und Vorschubgeschwindigkeiten erhöht werden, die Positioniergenauigkeit nimmt zu, die Werkzeugstandzeiten verlängern sich und die erreichbaren Oberflächenqualitäten werden verbessert. Foto: Rampf

Der Mineralguss Epument von Rampf Machine Systems besteht aus ausgewählten Mineralien und Gesteinen sowie einem Bindemittel auf Epoxidharzbasis. Der Werkstoff wird im klassischen Werkzeugmaschinenbau sowie weiteren Anwendungen in der Halbleiter-, Laser-, Medizin- und Verpackungsindustrie eingesetzt. Aus materialtechnischer Sicht bestehe der wesentliche Vorteil von Mineralguss gegenüber Grauguss und Schweißkonstruktionen in der deutlich besseren Dämpfung, was eine höhere dynamische Stabilität der Gestellstruktur gewährleiste, betont Thomas Altmann. „Auf den ersten Blick scheinen die metallischen Werkstoffe hinsichtlich Steifigkeit unschlagbar zu sein. Doch dieser Vergleich hinkt, denn die sehr unterschiedlichen Dichten der einzelnen Werkstoffe werden nicht berücksichtigt.“

Denn die Steifigkeit (E-Modul) könne erst wirksam miteinander verglichen werden, wenn man diese in das Verhältnis zur Dichte setze. „Diese sogenannte spezifische Steifigkeit offenbart, dass die zunächst völlig unterschiedlichen Werkstoffe ein Leistungsspektrum zumindest in der gleichen Größenordnung aufweisen. Erst die Relation schafft die Vergleichbarkeit“, erklärt Altmann. Betrachte man nun das Dämpfungsverhalten der unterschiedlichen Werkstoffe, dann zeige sich, dass das Abklingverhalten von Mineralguss um etwa einen Faktor 10 besser sei als das Abklingverhalten von Grauguss oder Stahl. Eine weitere, auch für das Projekt „Fabrik der Zukunft“ vorteilhafte Eigenschaft von Mineralguss ist der hohe Integrationsgrad, da Verrohrungen, Leitungen und Sensoren aufgrund der niedrigen Gießtemperaturen direkt in das Maschinengestell integriert werden können. „Hierdurch werden sowohl höchste Genauigkeiten erzielt als auch Montagezeiten reduziert“, sagt Thomas Altmann.

Autor: Benjamin Schicker

Aufmacher: Rampf