Innovation : iTendo: Smarter Werkzeughalter regelt Zerspanungsprozess in Echtzeit

Schwingungen, Rattermarken, Werkzeugversagen: Was bis dato Zerspanern den Schlaf raubte, soll iTendo nun beenden. Die intelligenten Werkzeughalter von Schunk, die in Kooperation mit der TU Wien und der Tool IT GmbH Wien entwickelt wurden, nutzen die Potenziale der integrierten Prozessüberwachung unmittelbar dort, wo der Span erzeugt wird. „Closest-to-the-part“ nennt SCHUNK die Strategie, bei der die Intelligenz unmittelbar in das erste verschleißfreie Element der Maschinenausstattung integriert wird, das sich am nächsten zum Werkstück befindet. Das smarte Tool, das ab 2019 zunächst in Kombination mit Schunk Tendo Hydro-Dehnspannfuttern angeboten wird, erlaubt eine lückenlose Dokumentation der Prozessstabilität, eine mannlose Grenzwertüberwachung, Werkzeugbrucherkennung sowie eine echtzeitfähige Regelung von Drehzahl und Vorschub.

„Der iTENDO ist ein Meilenstein der Werkzeughaltertechnologie“, betont der geschäftsführende Gesellschafter, CEO, Henrik A. Schunk. „Erstmals kombinieren wir die herausragenden mechanischen Eigenschaften unseres Flaggschiffs Tendo mit den Möglichkeiten der digitalen Prozessüberwachung.“ Aus Sicht von Prof. Friedrich Bleicher, Institutsvorstand des Instituts für Fertigungstechnik (IFT) der TU Wien und Gründer der Tool IT, ermöglicht der intelligente Werkzeughalter eine bis dato einzigartige Synergie: „Die Embedded Systems Technologie verbindet ein Höchstmaß an Prozesstransparenz mit den Potenzialen einer autonomen Prozessregelung, ohne dass Anwender auf die Qualität und Leistungsfähigkeit bewährter Präzisionswerkzeughalter verzichten müssen“, erläutert Bleicher.

Die Werkzeughalter mit integrierter Prozessintelligenz verfügen über die identischen Störkonturen wie die konventionellen Werkzeugaufnahmen. Auch der Einsatz von Kühlschmiermittel ist wie gewohnt möglich. Ausgestattet mit Sensor, Akku und Sendeeinheit erfasst das intelligente System unmittelbar am Werkzeug den Prozess, überträgt die Daten drahtlos an eine Empfangseinheit im Maschinenraum und von dort per Kabel an eine Regel- und Auswerteeinheit, wo die Daten ausgewertet werden. Ein Algorithmus ermittelt fortlaufend eine Kenngröße für die Prozessstabilität. Passend zur jeweiligen Anwendung können über einen Webservice sowohl die Grenzwerte als auch entsprechende Reaktionen bei deren Überschreitung definiert werden. Die gesamten Prozessdaten verbleiben innerhalb des geschlossenen Regelkreises der Maschine, so dass eine größtmögliche Datensicherheit gewährleistet ist.

Während der Bearbeitung analysiert der intelligente Werkzeughalter permanent den Zerspanungsprozess. Wird der Prozess instabil, kann er in Echtzeit und ohne Eingriff des Bedieners wahlweise gestoppt, auf zuvor definierte Basisparameter reduziert oder adaptiert werden, bis der Schnitt wieder in einen stabilen Bereich überführt ist. Das System ermöglicht zum einen eine lückenlose Dokumentation und Grenzwertüberwachung sowie eine Verbesserung der Bearbeitungsqualität, indem die Schnittdaten bei Vibrationen automatisch angepasst werden. Darüber hinaus sollen die intelligenten Werkzeughalter zusätzlich eine Analyse des Werkzeugzustands sowie eine Steigerung des Zeitspanvolumens ermöglichen. Das System lässt sich denkbar einfach nachrüsten, ohne dass eine Modifikation oder ein Tausch von Maschinenkomponenten erforderlich ist. Da die Algorithmen autonom ablaufen und vom Bediener lediglich Grenzwerte und Reaktionen definiert werden, ist keine Expertenbeurteilung der ermittelten Daten erforderlich. Stattdessen regelt das System anhand der Vorgaben autonom und in Echtzeit den Prozess.

Im ersten Schritt bietet SCHUNK die intelligenten Werkzeugaufnahmen kundenindividuell im Projektgeschäft an. Anfang 2019 ist dann eine Standardisierung innerhalb des Werkzeughalterprogramms geplant. Neben Tendo Hydro-Dehnspannfuttern sollen künftig auch weitere Werkzeughalter aus dem SCHUNK Total Tooling Programm mit der intelligenten Sensorik ausgestattet werden.