Dr. Heinrich Schwenke, CEO Etalon AG

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1 VDMA-Forum - Innovative Lösungen für Industrie 4.0 Höchste Genauigkeit für große Bauteile: Die selbstüberwachende Werkzeugmaschine Genauigkeitsanforderungen im Großmachinenbau Volumetrische Kompensation Einsatzbeispiele Der nächste Schritt: Die selbstüberwachende Maschine Zusammenfassung Dr. Heinrich Schwenke, CEO Etalon AG

2 Kritische Toleranzen an großen Bauteilen Gas- und Dampfturbinenbau Komponenten für Windkraftwerke Formenbau, insbesondere Automobilbau Flugzeugtriebwerke Strukturteile im Flugzeugbau Druckkessel, Vakuumkomponenten usw.

3 Genauigkeit Kalibrierung Kollision Kalibrierung Abnahme durch Verschleiß, Fundamentabsenkung, Temperaturveränderung Abnahme durch Verschleiß, Fundamentabsenkung, Temperaturveränderung Zeit

4 Konzept der Volumetrischen Kompensation. Messung aller Abweichungen im Maschinenvolumen Verwendung dieser Information für die Kompensation während der Bearbeitung

5 Genauigkeit Volumetrische Kalibrierung Kollision Volumetrische Kalibrierung Abnahme durch Verschleiß, Fundamentabsenkung, Temperaturveränderung Zeit

6 Vorteile der volumetrischen Kompensation Genauigkeitssteigerung: Typischer Genauigkeitsgewinn durch volumetrische Kompensation 60-80% -> Erhöhung der Teilequalität, insbesondere bei der 5-Achs-Bearbeitung Life Cycle Value: Über den Lebenszyklus der Maschine kann die Genauigkeit durch Kompensation wiederhergestellt werden.

7 Die Etalon Lösung LaserTRACER-NG: Selbstnachführendes Laserinterferometer TRAC-CAL: Bedienerfreundliche Software für den gesamten Messprozess TRAC-CAL Schnittstellen für fast alle Maschinensteuerungen.

8 Volumetrischen Kompensation auf Werkzeugmaschinen Steuerungen Siemens: Volumetric Compensation System (VCS) Lookup Tabellen für alle kinematischen Parameters. Jetzt auch auf 840 D Power Line verfügbar. Auch Berücksichtigung von elastischen Modellen. Fanuc: 3D error compensation / 3D rotary error compensation Vektor-Feld in 3D-Matrix. Auch Rotationen werden als Vektorfeld abgelegt. Heidenhain: KinematicsComp Sehr frei konfigurierbare Lookup-Tabellen. Fast alle kinematischen Konfigurationen möglich. Jetzt auch für die TNC 640 verfügbar. Mazak, Fidia, Fagor: Ähnlich zu Siemens VCS, weniger fortgeschritten

9 Beispiele: Wie profitiert die Industrie von der Volumetrischen Kompensation? Ein Spezialist für die Impeller-Fertigung, steigert durch Volumetrische Kompensation die Fertigungsgenauigkeit und Produktivität drastisch: Bauteile sind jetzt First time right Die gleichen Erfahrungen im Formenbau bei einem großen Automobilbauer: Für alle zukünftig beschafften Maschinen ist die volumetrische Kompensationsoption nun im Pflichtenheft. Im Joint-Strike-Fighter -Programm wurde nach Erfahrungen mit volumetrischer Kompensation entschieden, dass alle Maschinen für Strukturbauteile mit einer volumetrischen Kompensationsoption ausgestattet werden müssen. Ein amerikanische Flugzeughersteller kompensiert seine Maschinen für die Flügelfertigung (X-Achse 38 Meter) volumetrisch: Abweichungen in allen Diagonalen danach < 25 µm!

10 Die nächste Herausforderung: Wie kann man nach der Kompensation die Genauigkeit erhalten? Denn Fundamentabsenkungen verändern die Geometrie langsam Tag/Nacht und Jahreszeiten führen zu unterschiedlichen Temperaturprofilen und Geometrieveränderungen Veränderungen durch Kollisionen bleiben unbemerkt Werkstücke müssen durch unabhängige Messtechnik überprüft werden Häufige Anpassung der Bearbeitungsprogramme notwendig

11 Genauigkeit Volumetrische Kalibrierung Regelmäßige Selbstüberwachung und Kompensation Zeit

12 Absolute Multiline Technology: Baustein einer intelligenten Produktion

13 Absolute Multiline-Technology Absolutes Interferometer Zentrale Einheit für bis zu 124 synchrone Kanäle Messunsicherheit: U(95%)=0.5 µm/m Messlänge bis über 30 m Extrem langzeitstabil durch integrierte Absorbtionszelle Sehr robuste Sensoren (keine Elektronik) Faserlängen bis 7 km möglich

14 Fabrikweites Metrologienetzwerk bringt messtechnische Rückführbarkeit in alle Bereiche des Produktionsprozesses Produktion Montage Metrologie

15 Zentrale Überwachung von Werkzeug- und Messmaschinen

16 Komponenten (1) Zentrales Multiline-System (eines pro Fabrik) (2) (2) Etalon Software auf der Steuerung (3) Faserschalter im Steuerschrank jeder angeschlossenen Maschine (4) 4-6 Satelliten pro Maschine (1) (3) (4)

17 1. Auswahl einer Messkonfiguration

18 1. Auswahl einer Messkonfiguration 2. Einwechseln des Werkzeugs und automatische Messung

19 1. Auswahl einer Messkonfiguration 2. Einwechseln des Werkzeugs und automatische Messung 3. Automatische Erstellung eines Prüfprotokolls

20 1. Auswahl einer Messkonfiguration 2. Einwechseln des Werkzeugs und automatische Messung 3. Automatische Erstellung eines Prüfprotokolls 4. Bei Bedarf: Berechnung von Kompensationswerten und Update der Kompensationsdaten

21 Beispiel: Überwachung einer großen Fahrständer-Maschine

22 Zusammenfassung Volumetrische Kompensation erhöht die Genauigkeit von Werkzeugmaschinen und erhöht den Life-Cycle-Value Etalon bietet mit dem Lasertracer-NG eine effektive Technologie für die hochgenaue Erfassung der Abweichungen aller Achsen an Die Absolute Multiline Technologie ist eine weltweit einzigartige Technologie zur absoluten Messung von Längen und ermöglicht die metrologische Vernetzung ganzer Fabriken (Industrie 4.0) Sie ist auch Baustein einer steuerungsintegrierten Lösung für die selbstüberwachende Werkzeugmaschine Damit können im Großmaschinenbau Prozesssicherheit und Produktivität weiter gesteigert werden. Werkzeugmaschinen können auch als messtechnisch rückgeführte Messmaschinen eingesetzt werden

23 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Besuchen Sie uns in Halle 6 / D25 ETALON-Partner Etalon AG Siemens Product Partner for Sinumerik Systems Agie Charmilles Unsere Kunden: Alzmetall AUDI AG Baker Hughes Beijing Machine Tool Research Institute BMW AG The Boeing Company Canon CERN DMG MORI Fraunhofer Institut IPT Aachen Fraunhofer Institut IWU Chemnitz Fraunhofer-Institut IPK Berlin Gebr. Heller Maschinenfabrik GmbH General Electric Giant Magelan Telescope Organisation Heidenhain GmbH Hexagon Manufacturing Intelligence Chinese National Institute of Metrology IHI Japan Lockheed Makino Milling Machine Mazak Mitsubishi Heavy Industry National Accelerator Laboratory