acs Attendorn – maximaal inzicht tijdens het persproces
Hoe ontwikkeling en serieproductie profiteren van de slagbewaking met "ifm SmartStamp"
Het Automotive Center Südwestfalen in Attendorn stimuleert al meer dan tien jaar als onderzoeksfaciliteit en dienstverlener voor de toeleveringsindustrie en OEM's voor de realisatie van efficiënte, duurzame en technologisch geavanceerde productieprocessen. Bij een servo-pers wordt ook de "ifm SmartStamp" gebruikt, software van de automatiseringsspecialist ifm voor de bewaking van persen.
Doel van het Automotive Center Südwestfalen (acs) is om klanten te ondersteunen met gebundelde ontwikkelingsexpertise, om synergieën te benutten en afzonderlijke ondernemingen financieel en qua tijdsdruk te ontlasten. Het acs biedt uitgebreide capaciteiten op verschillende gebieden zoals virtuele ontwikkeling, verbindingstechnologie, kunststoftechniek, omvormtechniek en het testen van onderdelen.
Verschillende transformaties in hoge frequentie
"In de omvormtechniek kunnen wij met onze servo-pers een perskracht van 1000 ton gebruiken om alle omvormtesten uit te voeren die relevant zijn voor de automobielsector, evenals procesontwikkeling, prototyping en kleine serieproducties", aldus Jan Böcking, die de leiding heeft bij de omvormtechniek van acs. "Naast het koud en warm vervormen van staal en aluminium kunnen we ook vezelcomposietmaterialen omvormen. Het voordeel van de servotechnologie is de hoge mate van flexibiliteit waarmee we de omvormprocessen kunnen uitvoeren. Zo zijn we in staat om vervormingen op kracht- of afstandgestuurd uit te voeren. Zodoende kunnen we het snelheidsprofiel nauwkeurig aanpassen aan de verschillende vormprocessen."
Nauwkeurige analyse voor een efficiënte ontwikkeling
Om de nauwkeurigheid van de resultaten nog verder te verhogen en een beter inzicht te krijgen in het krachtcurve van een test, heeft acs in 2023 zijn servo-pers uitgerust met extra sensoren en de software "ifm SmartStamp". "Bij acs voeren we meestal geen serieproductie uit, maar enkel prototype-runs met een paar slagen. Om de ontwikkeling van het onderdeel en het omvormproces efficiënt te bevorderen, worden het geteste onderdeel en ook het persproces zelf na elke slag geëvalueerd", zegt Böcking. "Tot nu toe ontbrak het ons aan de juiste sensoren en software voor een holistisch beeld om elke afzonderlijke slag daadwerkelijk nauwkeurig te kunnen analyseren en evalueren. De software voor de persbewaking van ifm biedt ons nu precies deze mogelijkheid."
Afbeelding 1: Met de gestandaardiseerde Nakajima-test worden bij acs de vervormbaarheid van metalen platen onderzocht. Hierbij worden gestandaardiseerde monsters met behulp van een halfbolvormige stempel omgevormd totdat het monster scheurt.
Afbeelding 2: De afstandssensoren (afbeeldingszijde links) registreren exact de beweging van de pers. In totaal zullen vier van dergelijke sensoren achteraf worden ingebouwd om de software ifm SmartStamp te kunnen gebruiken.
Afbeelding 3: Het testitem vertoont de scheurvorming die typisch is voor de Nakajima-test. De gerichte overbelasting van het materiaal biedt inzicht in de vraag of het bijvoorbeeld tot een auto-onderdeel omgevormd kan worden.
Geringe werkzaamheden voor integratie, hoge ROI
Met "ifm SmartStamp" biedt de automatiseringsspecialist ifm een softwaretool aan de kanteling, excentriciteit en het daaruit voortvloeinede kantelmoment bij vormpersen binnen milliseconden detecteert. Dat betekent dat de systeemoperator in een vroeg stadium wordt gewaarschuwd als de pers zich buiten de gewenste grenzen beweegt. "Overmatig kantelen van de cilinder belast de geleidingen van de pers overmatig en beschadigt ze op de lange termijn", aldus Christoph Schneider, Vice President Product Management Applications bij automatiseringsspecialist ifm. "Ook lagerschade, schade aan de tandwielkast of scheuren, bijvoorbeeld in het kopstuk van de pers, kunnen het gevolg zijn. Vanwege de constructie of door een verkeerde uitlijning bij het wisselen van gereedschap kan de pers ook excentrisch worden belast, wat leidt tot een toename van het kantelmoment. Met ifm SmartStamp kan men deze verkeerde belasting en de kostbare gevolgen ervan met weinig moeite voorkomen. Om de software effectief te gebruiken, achteraf hoeven slechts vier uiterst nauwkeurige afstandssensoren gemonteerd te worden op alle vier de staanders van de pers om de kanteling te detecteren."
Bestaande sensorgegevens worden meegenomen in de berekening
Daarnaast worden de gegevens van de geïnstalleerde krachtsensoren, informatie over het gereedschapnummer en het aantal slagen ook in de software opgenomen, die via de besturing zijn uit te lezen. "In ifm SmartStamp worden al deze gegevens en waarden verwerkt tot duidelijke, zinvolle informatie. Hierdoor kan de machineoperator al bij de eerste slagcyclus zien of bijvoorbeeld het gereedschap correct gemonteerd is of dat het nog wat beter afgesteld moet worden", aldus Schneider.
Exacte analyse, slag voor slag
Ook bij acs maakt men gebruik van deze exacte weergave van elke afzonderlijke slag, zoals Böcking uitlegt: "De exacte gegevens helpen ons bij de prototypetests om het werkelijke persproces en het gedrag van het materiaal en het gereedschap nauwkeurig te analyseren. Dat betekent dat we voor elke slag wijzigingen kunnen aanbrengen en onmiddellijk de effecten daarvan op het gereedschap en het werkstuk begrijpen. Bovendien kunnen we de vastgelegde data ook hergebruiken in de virtuele simulatie, waardoor het echte proces en de IT-ondersteunde simulatie nog dichter bij elkaar komen."
Het krachtverloop tijdens het persproces kan nauwkeurig gevolgd worden in de software ifm SmartStamp. De software kan eenvoudig en naadloos worden geïntegreerd in moneo, het IIoT-platform van ifm.
Naadloze integratie in het IIot-platform moneo
De gegevensanalyse wordt vereenvoudigd door het IIot-platform ifm moneo, waarin ifm SmartStamp naadloos is geïntegreerd. Het voordeel van moneo is dat wij vanaf elke werkplek toegang hebben tot de proces- en de status van de pers" aldus Jan Böcking. "Dankzij de alarmfunctie van moneo kunnen in wij op realtime overschrijdingen van de gedefinieerde grenswaarden reageren en de pers in noodgevallen stoppen. Zo kunnen we ernstige schade aan pers en gereedschap op effectieve wijze voorkomen."
Elf modules voor het algemene digitale beeld van de pers
Naast de software voor de analyse van het eigenlijke persproces, biedt ifm ook nog tien andere softwaremodules aan die naadloos te integreren zijn in het IIoT-platform ifm moneo. "Wij bieden modules voor het bewaken van de hydrauliek, perslucht en het smeermiddelcircuit", vertelt Christoph Schneider. Ook de hoofdaandrijving – of het nu gaat om de servo-aandrijving, hydraulische aandrijving of de conventionele aandrijving – kan via een softwaremodule in beeld worden gehouden. "De gebruiker kan de reeds bestaande sensoren in de software integreren om de data te genereren; als alternatief bieden we passende totaaloplossingen bestaande uit hardware en software. Dit geeft de operator van de pers de mogelijkheid om alle installatieonderdelen, die direct en indirect betrokken zijn bij het persproces, centraal en met weinig moeite samen te vatten in een zinvol totaalbeeld en ze onafhankelijk of automatisch te laten evalueren door onze AI-tools", vervolgt Christoph Schneider.
acs streeft naar digital twin
Een volledig digitaal beeld van de pers is ook waar het Automotive Center Südwestfalen naar streeft, zoals Jan Böcking benadrukt: "Ons doel is om steeds meer gebruik te maken van de voordelen van digitalisering en om procesgerelateerde digital twins in kaart te brengen. Met de SmartStamp-software hebben we nu de eerste stap gezet door de kinematica en de krachten van de pers exact vast te leggen. In de toekomst willen we alle procesrelevante factoren in realtime registreren en gebruiken om de processen daadwerkelijk te valideren en elk product vanaf het allereerste moment van ontwikkeling te begeleiden met een digital twin, zodat we nog nauwkeuriger uitspraken kunnen doen over de grenzen van het vervormen en de duurzaamheid van vormdelen met minder materiaalgebruik. We verwachten dat dit ons en onze klanten heel wat voordelen zal opleveren, zowel op het vlak van snelheid bij ontwikkeling als bij het besparen van middelen."
Conclusie
Met de ifm SmartStamp-softwrae kan het Automotive Center Südwestfalen persprocessen nog nauwkeuriger analyseren. Dit betekent dat het competentiecentrum een belangrijke stap verder zet in de richting van zijn doel om vervormprocessen voor materiaalonderzoek en productontwikkeling nog efficiënter uit te voeren. Bovendien is de software een essentiële bouwsteen voor de realisatie van een digital twin.
