C1 – Unterstützung eines selbststeuernden Produktionsprozesses zur Herstellung von Bauteil- und Produktvarianten auf Basis einer direkten Integration der RFID-Technologie in metallischen Bauteilen am Beispiel der Druckgussfertigung (neu)

Motivation

Bei einer Serien- und Großserienfertigung metallischer Bauteile wird bevorzugt die Gießereitechnologie eingesetzt, die sich durch einen zeitlich kurzen und ressourcenschonenden Weg vom Rohstoff zum Endprodukt auszeichnet. Die eingesetzten Produktionsprozesse zur Fertigung, Bearbeitung und Montage entsprechender Bauteile – insbesondere metallischer Gussbauteile – sind derzeit geprägt durch starre und im Vorfeld definierte Prozessabläufe.

Bislang starre Fertigung- und Montageprozesse sollen in die Lage versetzt werden, Änderungen und Störungen im Produktionsprozess autonom zu berücksichtigen und sich selbststeuernd der aktuellen Situation anpassen zu können. Die Selbststeuerungsmethoden und -techniken, welche im Sonderforschungsbereich 637 entwickelten werden, bilden eine innovative Grundlage zur Anwendung innerhalb der Produktionslogistik. Für eine Übertragung der Selbststeuerung auf Produktionsprozesse sind jedoch eine eindeutige Identifizierbarkeit der einzelnen Bauteile sowie deren Integration in den Entscheidungprozess erforderlich.

Ziele 2. Phase (2008-2011)

Ziel des Teilprojektes C1 ist es, metallische Gussbauteile bereits ab deren Produktentstehung zu befähigen, selbständig Entscheidungen über die Reihenfolge von Fertigungsschritten, Einrichtung von Werkzeugen und Auswahl von Montagevarianten zu treffen. Die dauerhafte und manipulationssichere Integration kommunikativer Fähigkeiten zur Kommunikation zwischen Bauteil und Selbststeuerungssystemen wird anhand des irreversiblen Eingießens von RFID-Transpondern in metallische Bauteile veranschaulicht. Somit wird das passive Bauteil zum aktiven, selbststeuernden Objekt.

Die Schwerpunkte sind in zwei grundlegenden Bereichen angesiedelt:

• Entwicklung von Methoden zur prozesssicheren Integration der RFID-Technologie in metallische Bauteile sowie die Sicherstellung ihrer störungsfreien Funktion


• Entwicklung flexibler Fertigungs- und Montageabläufe, bei denen unter Einsatz der Selbststeuerung eine autonome Produktionssteuerung, eine situative Konfiguration der Fertigungsprozesse und somit die Herstellung individuell bzw. situativ konfigurierter Produktvarianten ermöglicht wird.

Vorgehen 2. Phase (2008-2011)

Durch eine fertigungstechnische Integration der RFID-Technologie ins Bauteil bereits während des Produktentstehungsprozesses wird die kommunikative Basis zur Selbststeuerung ab dem ersten Fertigungsschritt gelegt. Es werden für das „intelligente“ Bauteil flexible Fertigungs-, Montage- und Variantenbildungsprozesse basierend auf den Grundlagen der Selbststeuerung aus dem SFB 637 erarbeitet sowie der im Teilprojekt A7 entwickelte Produktaufbauzyklus am Beispiel einer Druckgussfertigung angewendet.

Die RFID-Technologie dient anschließend als Kommunikationsschnittstelle zwischen dem Gussbauteil sowie dem Fertigungsprozess, an dem die im Sonderforschungsbereich erarbeiteten produktionslogistischen Methoden und Strukturen unter fertigungstechnischen Aspekten abgeglichen werden sollen. Diese Methoden und Strukturen werden anschließend an einem realen Technologie-Demonstrator angewendet und umgesetzt. Neben der Untersuchung der Übertragbarkeit und Anwendbarkeit dieser Methoden zur Selbststeuerung von Produktionsprozessen wird ebenfalls der erzielbare Nutzen aus technologischer Sicht betrachtet.

Ergebnisse 2. Phase (2008-2011)

Das Teilprojekt kann mit dem Ergebnis abgeschlossen werden, dass durch fertigungstechnische Integration von RFID-Technologie ins das Bauteil eine Identifikation und Kommunikation des logistischen Objektes mit seiner Systemumwelt ermöglicht wurde. Das bislang passive Bauteil konnte dazu befähigt werden, bereits „von Geburt an“ an der Entscheidungsfindung im Produktionsablauf beteiligt zu werden, z.B. über Reihenfolge der Bearbeitungsschritte, Einrichtung von Werkzeugen oder Auswahl von Montagevarianten.

Zur Untersuchung und Bewertung der Anwendbarkeit von Selbststeuerung in einem produktionslogistischen Szenario wurde auf Konzeptebene ein Fertigungs-/Montageprozess erstellt. Zur Umsetzung in einem Technologie-Demonstrator wurden geeignete Materialtransportsysteme (MTS) analysiert und charakterisiert. Auf dieser Basis konnte eine systematische Auswahlempfehlung für die MTS-Hardware erarbeitet und die Hardware im Teilprojekt Z2 Demonstratorplattform beschafft werden. Eine Bewertung der Anwendbarkeit von Selbststeuerung erfolgte für das Szenario durch Simulationen sowie im direkten Vergleich durch Untersuchungen am Technologie-Demonstrator. Anhand qualitativer und quantitativer Bewertungskriterien führten die Betrachtungen zu dem Ergebnis, dass flexibilitätsbasierte Selbststeuerungsmethoden (z.B. Methode „Selbststeuernder Produktaufbauzyklus – Teilprojekt A7) die höchste methodische Effizienz im produktionslogistischen Szenario erzielen.