Die Hannover Messe zeigt die Fabriktechnologie von morgen

HANNOVER MESSE 2017: Industrie 4.0 - Neuheiten der vernetzten Industrie (March 2019).

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Vier Schlüsseltrends sind aus der massiven Ansammlung entstanden, die das größte jährliche Schaufenster der Industrie ist

Von Richard Quinnell, Redakteur für Sonderprojekte, Technik
Als die große Hannover Messe für dieses Jahr fertiggestellt wurde, konnten die Teilnehmer einen vielversprechenden Ausblick auf die kurz- und langfristige Zukunft der Branche gewinnen. Auf der Messe waren vier für die Elektronikbranche besonders wichtige Trends zu beobachten, einige davon von erheblicher Fanfare und einige leise in den Ecken lauernd. Sie alle sind Vorboten von Möglichkeiten sowohl für Produktentwickler als auch für Hersteller.
3D-Druck gewinnt an industrieller Stärke
Einer der Trends, die auf dem Markt zu sehen waren, war der auf der Messe beschriebene industrielle 3D-Druck oder die additive Fertigung. Einst als Hobby-Werkzeug zur Herstellung von kundenspezifischen Kunststoffteilen angesehen, hat sich die Technologie inzwischen für ernsthafte industrielle Anwendungen entwickelt. Viele Firmen - große und kleine - hatten Maschinen im Angebot, die in Kunststoffen, Keramik, Metallen und sogar Sand arbeiteten, um feste Objekte aus CAD-Zeichnungen zu erstellen, indem sie in Schichten aufgebaut wurden.
Es wurden drei Arten von additiven Verfahren gezeigt: Extrusion von geschmolzenem, viskosem Material wie Kunststoff oder Teflon; Lasersintern von pulverförmigem Kunststoff, Keramik oder Metall; und Photoverfestigung von flüssigen Harzen (Stereolithographie). Zur Unterstützung dieser Techniken boten die Materialhersteller eine große Auswahl an Möglichkeiten. Ultimaker beispielsweise stützte Nylon-, ABS-, PLA-, CPE-, Polypropylen-, Polycarbonat- und TUP-Materialien für die Extrusion, während Protiq ähnliche Materialien für das Sintern anbot. OR Laser hatte Werkzeugstahl, Edelstahl, Aluminium, Titan, Kobalt-Chrom und Edelmetalle zum Sintern.
Die additive Fertigungstechnologie, die äußerst kosteneffektiv für die Herstellung von Prototypen und Serienprodukten ist, zeichnet sich auch dadurch aus, dass sie für die Massenproduktion geeignet ist. Die Jet Fusion 3D-Drucker von HP enthalten beispielsweise Modelle, die aus Kunststoffmaterialien bis zu 1.000 Einheiten pro Woche erzeugen können. In ähnlicher Weise beansprucht die Vier-Laser-EOS M 400-4 die Fähigkeit, gesinterte Metallprodukte im industriellen Maßstab herzustellen.

Industrielle AR-Systeme können eine Anleitungsführung sowie virtuelle Steuerungs- und Anzeigeschnittstellen bieten, die realen Maschinen überlagert sind. Bildquelle: Holo-Light.
Zusätzlich zu den vielen fertigen Anwendungen, die auf der Messe verfügbar waren, gab es Werkzeuge zum Erstellen neuer Anwendungen. Augmenta bietet beispielsweise mit dem SmartPanel-Tool AR-Benutzerschnittstellen wie virtuelle Panels zur Steuerung und Überwachung von Maschinen an. Diese virtuellen Panels können benutzerspezifisch gemacht werden, so dass ein Maschinenbediener eine andere Schnittstelle als einen Wartungsarbeiter sieht und ein nicht autorisierter Benutzer kann Anzeigen, aber keine Steuerungen sehen. Die Skylight-Plattform von Upskill bietet sofort einsatzbereite Funktionen sowie Tools zum Erstellen benutzerdefinierter AR-Anwendungen.
Weitere Informationen zur virtuellen / erweiterten Technologie finden Sie unter " Gemischte Realität: Die Software ist bereit, aber die Hardware ist schwach ."
Digitale Zwillinge
Ein Trend auf der Hannover Messe in Bezug auf VR / AR-Anwendungen war ein wachsendes Interesse daran, die digitale und physische Welt mit dem Konzept eines digitalen Zwillings zu verschmelzen . Wenn Entwickler ein neues System entwerfen, erstellen sie zunächst CAD- und CAE-Beschreibungen und simulieren anschließend den Systembetrieb, um das Design zu validieren. Diese digitalen Beschreibungen werden dann verwendet, um die physikalische Herstellung des Designs zu leiten. Typischerweise trennen sich die digitale und die physische Welt an diesem Punkt und können divergieren.
Das digitale Zwillingskonzept zielt darauf ab, die digitalen CAD- und CAE-Darstellungen über die gesamte Lebensdauer des Systems mit dem physischen Objekt verknüpft zu halten. Der digitale Zwilling des Systems kann aus den Konstruktions-CAD / CAE-Zeichnungen oder alternativ aus einer digitalen Darstellung, die aus einem vorhandenen physischen Objekt erstellt wurde, entstehen. In jedem Fall werden die am physikalischen System vorgenommenen Messungen und Messungen in die digitale Darstellung eingespeist, so dass der digitale Zwilling in seiner virtuellen Welt in Echtzeit auf die gleiche Weise funktioniert wie das physikalische System.

Vollständig vernetzte digitale Zwillinge können Produktdesign, Herstellungsprozessplanung, Produktion, Wartung und Schulung unterstützen. Bildquelle: Siemens.
Ein Vorteil des digitalen Zwillingskonzepts besteht darin, dass Entwickler und Wartungspersonal oft viel schneller mit dem digitalen Zwilling interagieren können als sein physisches Gegenstück - aus Sicherheitsgründen, um eine Unterbrechung des Produktionsablaufs zu vermeiden, oder weil die beiden nicht gemeinsam lokalisiert sind. Dies ermöglicht dem Entwickler, Anpassungen und Änderungen an den Maschinen in der virtuellen Welt auszuprobieren, um sie vor der Implementierung in der physischen Welt zu validieren.
Die Daten, die das physische System in den digitalen Zwilling zurückspeist, liefern auch das Rohmaterial für die vorausschauende Wartungsanalyse. Der Zwilling kann historische Informationen über Sensormesswerte speichern und diese Basislinie mit aktuellen Messwerten vergleichen, um zu bestimmen, ob das System außerhalb der Toleranzen liegt oder anomale Verhaltensweisen aufweist. Es kann dann Systembetreiber auf die Diskrepanz für mögliche Maßnahmen aufmerksam machen.
Eine andere Verwendung für einen digitalen Zwilling liegt in der Wartung. Wenn etwas nicht stimmt, wie zum Beispiel ein Signal, das seinen beabsichtigten Bestimmungsort nicht erreicht, können die Arbeiter AR verwenden, um eine Ansicht des digitalen Zwillings über die tatsächliche Maschinerie anzuordnen. Da der digitale Zwilling eine vollständige Kopie der realen Maschine ist, kann er den vollständigen Pfad des Signals vom Ursprung zum Ziel bestimmen und den Ort jedes beteiligten Elements identifizieren. Das AR-System kann dann den Zwilling markieren, welche Komponenten und Kabel auf mögliche Fehler untersucht werden müssen, und den Wartungsarbeiter Schritt für Schritt führen, um das Problem aufzuspüren.
Obwohl das digitale Zwillingskonzept auf der Messe gezeigt wurde und Unternehmen wie Siemens Arbeitsbeispiele vorweisen konnten, ist es noch lange nicht vollständig umgesetzt. Die genaue Spiegelung der digitalen und physischen Welt erfordert Arbeiten zur Standardisierung von digitalen Darstellungsinhalten und -formaten sowie die Entwicklung von industriellen IoT-Sensorsystemen, um Daten von den realen Maschinen zu sammeln. Dennoch hat der Ansatz überzeugende Vorteile und gewinnt zunehmend an Unterstützung und Interesse.
Weitere Informationen zu digitalen Zwillingen finden Sie unter ' ' Digital Twins 'ermöglichen Maschinensimulation und Wartung, Industrie 4.0 ' auf unserer Schwesterseite EDN.
Roboter und künstliche Intelligenz
Auf der Messe wurden Robotersysteme ausgestellt, vor allem Roboter, die in enger Verbindung mit Menschen arbeiten und nicht in einem Sicherheitskäfig isoliert sind. Diese kollaborierenden Roboter - Cobots - sind so konstruiert, dass sie mit begrenzter Geschwindigkeit und Dynamik arbeiten. Sie enthalten außerdem Sensoren, die erkennen, ob sie unerwartet auf ein Objekt wirken, sodass sie sich nicht mehr bewegen können. Diese Einschränkungen helfen sicherzustellen, dass die Bewegungen des Roboters einen Menschen nicht verletzen können, der sich ihm in den Weg stellt.
Im Gegensatz zu den großen Robotersystemen, die typischerweise in der Herstellung verwendet werden, sind Cobots nicht für einen einzigen Zweck ausgelegt. Stattdessen haben sie die Flexibilität, programmierbar zu sein, um jede Reihe von Aktionen in ihrem Repertoire zu übernehmen. Diese Flexibilität macht sie ideal als Assistenten in einer Vielzahl von Operationen, und Beispiele auf der Messe waren Produktmontage, 3D-Druck und sogar das Mischen, Schütteln und Gießen von Cocktails.
Aber damit diese Cobots solche Funktionen ausführen können, müssen sie zuerst so programmiert werden, dass sie eine Sequenz von Bewegungen ausführen. In vielen Fällen können Benutzer diese Roboter programmieren, indem sie sie durch die Bewegungssequenz führen und Wegpunkte setzen - im Wesentlichen trainieren -, indem sie entweder einen Joystick verwenden, um die Bewegungen des Geräts zu steuern, oder einfach den Arm ergreifen und bewegen. Dies ist zwar eine wesentliche Verbesserung gegenüber der Notwendigkeit, Code zu schreiben, erfordert jedoch immer noch menschliche Anstrengungen.

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