PRODUKTIONSMONITORING IN EINER INDIVIDUALISIERTEN FERTIGUNG

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1 PRODUKTIONSMONITORING IN EINER INDIVIDUALISIERTEN FERTIGUNG ASQF Project Management Day, , Nürnberg Steven Oeckl Fraunhofer Entwicklungszentrum für Röntgentechnik Fraunhofer

2 Einführung Prinzip Computertomographie (CT) Fraunhofer 2

3 Einführung 3D-Erfassung eines Objekts mittels CT Fraunhofer 3

4 Einführung Beispiel: CT von Schuhen Fraunhofer 4

5 Einführung Beispiel: CT von Schuhen Tomographie verpackter Schuhe zur Innenschuh-Größenbestimmung Bis zu 4000 Schuhe täglich, saisonabhängig Automatisierte Daten und Kontourextraktion Fraunhofer 5

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8 Monitoring entlang des Produktlebenszyklus Aufbereitung/Mining: Detektion von Diamanten Sortierung bei 1 m/s Geschwindigkeiten bis zu 3 m/s möglich Low-energy Bild High-energy Bild Kohlenstoffbild Kimberlitgestein: mm Diamant Größe: 6-7 mm Fraunhofer 8

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11 Monitoring entlang des Produktlebenszyklus Gefügeanalyse 3D Gefügeanalyse an metallischen Werkstoffen Probe: AlSi6Cu4 Metallographisch analysierte Oberfläche 1,5 mm a - Al Al-Al2Cu b - Al5FeSi Rotationssymetrische Probenpräparation Si - eut. Mg2Si Fraunhofer 11

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14 Monitoring entlang des Produktlebenszyklus Optimierung von Parametern in der Prozess- und Produktentwicklung, Optimierung bzw. Definition von Prototypen Anwendungsbeispiel XXL-Computertomographie an Crashfahrzeugen Zerstörungsfreies Monitoring kompletter (Crash)Fahrzeuge Abgleich von Simulation und Realität mittels Geometrierückgewinnung Frühzeitige Erkennung von Schwachstellen Fraunhofer 14

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17 Monitoring entlang des Produktlebenszyklus Überwachung des Reifenaufbauprozesses Aufgabenstellung: Kontrolle des Reifenaufbau-Prozesses Vermessung von Splice-Überlapp-Länge, Materialbreite, Materialversatz und sonstigen Aufbaufehlern Einsparung von Energie und Material durch Fehlerkorrektur-Möglichkeit (Ausschussvermeidung) Technische Lösung: Vollständige 3D-Erfassung der Materiallagen während des Aufbau-Prozesses Universelles System geeignet für Alt- und Neu-Anlagen Fraunhofer 17

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20 Monitoring entlang des Produktlebenszyklus 100%-Prüfung mit sog. Inline-CT im Herstellungstakt Lunker-, Porenanalyse und Messtechnik an Kolben in Kooperation mit der Fa. Zeiss Vorteile Ausschussreduktion durch»effect of defect«prozessoptimierung und Trenderkennung Ersatz von anderen Prüfmodalitäten, z. B. Ultraschall Ausblick Computertomographie < 1 Sekunde Fraunhofer 20

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23 Monitoring entlang des Produktlebenszyklus Erfassung der 3D-Daten und Farben von Waren für: den Abgleich der Passform, die Produktpräsentation, die Retourenkontrolle, die Überwachung des Lagerbestands (= Logistik); virtuelle Abbildung von Kulturgütern; Erfassung des Inhalts von Containern und LKWs für die Sicherung des Warenverkehrs vor Kriminalität und Terrorismus Anwendungsbeispiel XXL-Computertomographie von Frachtcontainern Präzise und sichere Erkennung des Inhalts Enorme Zeitersparnis gegenüber einer manuellen Kontrolle Fraunhofer 23

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26 Monitoring entlang des Produktlebenszyklus Baustoffuntersuchung mit Hilfe von mobiler Röntgentechnik Modul 1: Röntgenquelle Modul 2: Röntgendetektor XEye2020 Fraunhofer 26

27 Monitoring entlang des Produktlebenszyklus Baustoffuntersuchung mit Hilfe von mobiler Röntgentechnik Armierungseisen innerhalb einer Gebäudeinnenwand Aufnahmeparameter: Röntgenquelle 225 kv, 4 ma Röntgendetektor XEye x985 Pixel 200 µm Pixelpitch 10 s Belichtungszeit Fraunhofer 27

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30 Monitoring entlang des Produktlebenszyklus Identifikation, Bewertung und / oder Sortierung von Wertstoffen Recycling: Klassifikation von mit Brom belasteten Kunststoffen Belastete und unbelastete Kunststoffe können herkömmlich nicht allein aufgrund ihres Grauwertes unterschieden werden ABS+Br ABS PS+Br PS 160 kvp Fraunhofer 30

31 Monitoring entlang des Produktlebenszyklus Recycling: Klassifikation von mit Brom belasteten Kunststoffen Dual-Energy-Verfahren Belastete Kunststoffe können klar von unbelasteten unterschieden werden Kann z.b. zur Überwachung des Bromgehaltes im zu untersuchenden Materialstrom genutzt werden Br-content: ~ 8.4 % Br-content: ~ 5.5 % Brom-Bild Brom-Konzentration Fraunhofer 31

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35 INHALT Einführung Potenziale von Industrie 4.0 Herausforderungen von Industrie 4.0 Zusammenfassung und Ausblick Fraunhofer 35

36 INHALT Einführung Potenziale von Industrie 4.0 Herausforderungen von Industrie 4.0 Zusammenfassung und Ausblick Fraunhofer 36

37 Potenziale von Industrie 4.0 Stand der Technik 100%-Prüfung mit sog. Inline-CT im Herstellungstakt Lunker-, Porenanalyse und Messtechnik an Kolben in Kooperation mit der Fa. Zeiss Vorteile Ausschussreduktion durch»effect of defect«prozessoptimierung und Trenderkennung Ersatz von anderen Prüfmodalitäten, z. B. Ultraschall Ausblick Computertomographie < 1 Sekunde Fraunhofer 37

38 Prozessrückkopplung Vision Fraunhofer

39 Potenziale von Industrie 4.0 Internet of Things Ähnlich wie in sozialen Netzwerken im Internet tauschen intelligente Maschinen Informationen untereinander aus. -> Ausschussfreie Produktion -> Interdisziplinäre Projekte Fraunhofer

40 INHALT Einführung Potenziale von Industrie 4.0 Herausforderungen von Industrie 4.0 Zusammenfassung und Ausblick Fraunhofer 40

41 INHALT Einführung Potenziale von Industrie 4.0 Herausforderungen von Industrie 4.0 Zusammenfassung und Ausblick Fraunhofer 41

42 Herausforderungen von Industrie 4.0 Internet of Things Ähnlich wie in sozialen Netzwerken im Internet tauschen intelligente Maschinen Informationen untereinander aus. -> Größere Anzahl an Stakeholdern erhöht Managementaufwand -> Kosten- und Zeitabschätzungen werden schwieriger aufgrund Einsatz neuer I4.0-Technologien -> Mit den Kinderkrankheiten von neuen Technologien muss umgegangen werden -> Kommunikation zwischen Maschinen muss organisiert werden Fraunhofer

43 Herausforderungen von Industrie 4.0 Individualisierte Produktion Kundenindividuelle Produkte sollen möglichst günstig und effizient bereits ab Losgröße Eins hergestellt werden. Stand der Technik: Optimale Parameterfindung für CT-Messung und automatische Datenauswertung dauert oft Stunden Fraunhofer

44 Herausforderungen von Industrie 4.0 Lösungsansatz: Automatische Aufnahmeplanung Mögliche Positionen der Röntgenquelle Beispielobjekt: Hohlwürfel Schicht des CT-Datensatzes Fraunhofer

45 Herausforderungen von Industrie 4.0 Lösungsansatz: Automatische Aufnahmeplanung Nach unserem Maß beste Reko mit 30 Projektionen Nach unserem Maß schlechteste Reko mit 30 Projektionen Ort der Quelle der für die Reko verwendeten Projektionen Fraunhofer

46 Herausforderungen von Industrie 4.0 Lösungsansatz: Automatische Aufnahmeplanung Mögliche Positionen der Röntgenquelle Beispielobjekt: Lochplatte Schicht des CT-Datensatzes Fraunhofer

47 Herausforderungen von Industrie 4.0 Lösungsansatz: Automatische Aufnahmeplanung Nach unserem Maß beste Reko mit 30 Projektionen Nach unserem Maß schlechteste Reko mit 30 Projektionen Ort der Quelle der für die Reko verwendeten Projektionen Fraunhofer

48 Herausforderungen von Industrie 4.0 Lösungsansatz: Kognitive Sensorsysteme Fraunhofer

49 INHALT Einführung Potenziale von Industrie 4.0 Herausforderungen von Industrie 4.0 Zusammenfassung und Ausblick Fraunhofer 49

50 INHALT Einführung Potenziale von Industrie 4.0 Herausforderungen von Industrie 4.0 Zusammenfassung und Ausblick Fraunhofer 50

51 Zusammenfassung und Ausblick Industrie 4.0 ist Voraussetzung für unseren Ansatz zur Realisierung einer ausschussfreien Produktion Projekte im Kontext von Industrie 4.0 werden unser Projektmanagement verändern Individualisierte Produktion erfordert kognitive Sensorsysteme Fraunhofer 51

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53 INHALT Einführung Potenziale von Industrie 4.0 Herausforderungen von Industrie 4.0 Zusammenfassung und Ausblick Fraunhofer 53

54 INHALT Einführung Potenziale von Industrie 4.0 Herausforderungen von Industrie 4.0 Zusammenfassung und Ausblick Fraunhofer 54

55 Fraunhofer Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!