Intelligent automatisiert in die nachhaltige Zukunft

Während sich die Robotik in vier Dekaden als „Alltagswerkzeug“ in der Fertigung etabliert hat, steht die künstliche Intelligenz (KI) noch am Anfang ihrer Geschichte in der CNC-Fertigung.

Das Potenzial des Zusammenspiels von Automation und KI ist aber bereits absehbar und verspricht Antworten auf gleich mehrere Herausforderungen wie den Fachkräftemangel oder den Klimawandel.

Bereits in den 1960er-Jahren wurden die ersten Roboter in industriellen Produktionsumgebungen eingesetzt, damals in der Automobilindustrie. Es sollte aber rund zwei Dekaden dauern, ehe die automatisierten Handhabungshelfer die ersten Gehversuche auch in der Werkzeugmaschinenindustrie machten, um auch hier Aufgaben wie Materialhandling, Werkstückbeladung und -entladung sowie Montageprozesse zu übernehmen. Weitere vier Dekaden später sind Roboter längst keine „Exoten“ mehr in den Werkshallen. Selbst immer mehr kleine und mittlere Unternehmen vertrauen inzwischen auf die flexible Automation, wenn es darum geht, Produktivität und Effizienz sowie insbesondere die Nutzungsdauer von Maschinen zu erhöhen.

Der Einsatz von Robotern erhöht Produktivität, Effizienz sowie insbesondere die Nutzungsdauer von Maschinen.

Die aktuelle Beliebtheit der Roboter in der Fertigungstechnik zeigt sich auch bei DMG MORI, wo die Automation eine tragende Säule der aktuellen Machining Transformation (MX) ist und Auftragseingänge in diesem Bereich gerade in den vergangenen Jahren kontinuierlich zulegen konnten. Entsprechend weit gefächert präsentieren sich dazu das Automationsporfolio des weltweit führenden Herstellers von hochpräzisen Werkzeugmaschinen mit 58 Produkten in 14 Produktlinien. Die Einsatzfelder reichen dabei von der Einzelmaschine bis zu riesigen flexiblen Fertigungssystemen, die von DMG MORI stets nach der Devise „Automation aus einer Hand“ für den Kunden konzipiert und umgesetzt werden – inzwischen sogar mit fahrerlosen Transportsystemen für die Versorgung der Fertigungszellen und -systeme mit Werkstücken, Paletten, Werkzeugen, Spänen und Betriebsstoffen und allesamt gesteuert vom CELL CONTROLLER LPS 4, der zudem die Brücke schlägt zur vertikalen Integration vom Shopfloor in die Unternehmens-IT.

Der Weg zur Vision der „Lights out Factory“ mit einer vollständigen Automation intelligent gesteuerter Fabriken ist damit geebnet. Die Ambition dieses wegweisenden Konzeptes ist es, Werkstücke in variablen Losgrößen rund um die Uhr mit minimalem Personaleinsatz herstellen zu können. Rohteile, Werkstücke, Werkzeuge und Betriebsstoffe werden dann automatisch angeliefert bzw. entsorgt und abtransportiert, während alle Abläufe, Maschinen und Prozesse adaptiv den jeweiligen Bedingungen und Erfordernissen in der CNC-Fertigung angepasst werden.

Das lenkt den Blick unmittelbar zu einer weiteren Säule der Machining Transformation (MX), der Digitalen Transformation (DX) bei DMG MORI und hier ganz speziell in Richtung von digitalen Zwillingen und künstlicher Intelligenz. Digitale Zwillinge – vollständige virtuelle Replikate physischer Systeme – ermöglichen eine detaillierte Überwachung und Optimierung der Fertigungsprozesse in Echtzeit. Sie bieten dafür tiefe Einblicke in die Performance und den Zustand der Maschinen, wodurch eine proaktive Wartung und Optimierung möglich werden. Die Integration von Werkzeugen künstlicher Intelligenz erweitert in der Folge die Fähigkeiten der Fertigung erheblich, indem sie Muster in den gesammelten Daten erkennt und den Anwender in die Lage versetzt, prädiktive Analysen durchzuführen und adaptive Steuerungsmechanismen umzusetzen.

Digitale Zwillinge – vollständige virtuelle Replikate physischer Systeme – ermöglichen eine detaillierte Überwachung und Optimierung der Fertigungsprozesse in Echtzeit.

Zugegebenermaßen gehören Digital Twins und künstliche Intelligenz noch nicht zum Alltag der CNC-Fertiger. Aber angesichts der jüngsten Evolutionsgeschwindigkeit in der digitalen Transformation und vor allem in Anbetracht des Innovationstempos im Bereich der künstlichen Intelligenz scheint es lediglich eine Frage der Zeit zu sein, bis die beiden Trendthemen den Weg in die fertigungstechnische Routine finden werden. Dafür sprechen insbesondere die großen Herausforderungen der Zukunft, für die es eine Antwort zu finden gilt. Der zunehmende Fachkräftemangel in den Betrieben ist hier ebenso zu nennen wie der eingeschlagene Weg der Grünen Transformation (GX) der Fertigung als weitere Säule der (MX) Machining Transformation und nachhaltige Antwort von DMG MORI auf den Klimawandel.

Robotik und Automation sowie künstliche Intelligenz (KI) sind so etwas wie die Hoffnungsträger für die Ökobilanz in Metallbearbeitung und CNC-Fertigung. Und so visionär deren Einsatz klingt, so überzeugend sind die Vorzüge, die sich schon klar am Horizont abzeichnen:

Effiziente Ressourcennutzung

Längere Laufzeiten: Roboter im Zusammenspiel mit künstlicher Intelligenz verlängern die effektive Nutzungsdauer von Fertigungsmitteln und ermöglichen adaptive Planungsroutinen.
Präzision und Genauigkeit: Roboter und KI-gesteuerte Systeme arbeiten mit hoher Präzision, was Materialverschwendung durch Fehlproduktion minimiert.
Optimierte Materialnutzung: KI-Algorithmen können den Materialeinsatz optimieren, indem sie den besten Schnittweg und die effizienteste Materialaufteilung berechnen.

Energieeinsparungen

Optimierte Maschinensteuerung: KI kann den Energieverbrauch von Maschinen durch die Anpassung von Bearbeitungsparametern und die Optimierung von Betriebszeiten reduzieren.
Predictive Maintenance: Durch vorausschauende Wartung können ineffiziente Maschinen frühzeitig erkannt und gewartet werden, wodurch Energieverluste durch ineffizienten Betrieb vermieden werden.

Abfallreduzierung

Minimierung von Ausschuss: Roboter und KI-Systeme können Fehler in Echtzeit erkennen und adaptiv korrigieren, was die Menge an Ausschuss und Abfallprodukten reduziert.
Recycling und Wiederverwendung: KI kann dabei helfen, Prozesse zu entwickeln, die den Recyclinganteil von Metallabfällen erhöhen und diese Abfälle effizient wieder in den Produktionskreislauf integrieren.

Optimierte Produktionsprozesse

Automatisierte Prozessoptimierung: Roboter und KI analysieren kontinuierlich Daten aus Abläufen und Prozessen und schlagen Verbesserungen vor, die zu einer effizienteren Ressourcennutzung führen.
Flexibilität und Anpassungsfähigkeit: Durch den Einsatz von Robotern und KI können Fertigungssysteme und -prozesse schnell an neue Anforderungen angepasst werden, wodurch unnötige Produktionsläufe und der damit verbundene Ressourcenverbrauch vermieden werden.

Reduzierung von Emissionen

Geringerer Energieverbrauch: Effizientere Maschinen und optimierte Prozesse führen zu einem geringeren Energieverbrauch und damit zu einer Reduktion der CO2-Emissionen.
Verbesserte Logistik: Durch die Optimierung von Produktions- und Logistikprozessen kann der Transportaufwand und die damit verbundenen Emissionen verringert werden.

Nachhaltige Innovationen

Entwicklung umweltfreundlicher Technologien: KI kann in der Forschung und Entwicklung dazu beitragen, neue umweltfreundlichere Technologien und Materialien zu identifizieren und zu entwickeln.
Lebenszyklusmanagement: KI kann den gesamten Lebenszyklus von Produkten überwachen und optimieren, was zu nachhaltigeren Produktionsmethoden und einer längeren Lebensdauer der Produkte führt.

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