IntWal17 –Intelligente Walzprofilieranlage
Dr. Thomas Dietldata M Sheet Metal Solutions
ZentrumDigitalisierung BayernStatustreffen10. Dezember 2018
in Garching
Inhalt
• Projektziel
• Konsortium
• Fortschritt seit Beginn des Projektes
• Zusammenfassung und Ausblick
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Intelligente Walzprofilieranlage - IntWal17
• Walzprofilieren ist eine weitverbreitete Fertigungstechnologie zur Herstellung komplexer Profilgeometrien aus Blechen
• Digitalisierung ist im Walzprofilieren noch nicht weit fortgeschritten
• Projekt-Ziele:• Vermessung von Eingangs- und Ausgangsgeometrien• Messung von Parametern in der Anlage • Generierung von Daten, diese in Beziehung zueinander zu setzen und
Qualitätsprobleme automatisiert und frühzeitig in der Fertigungskette zu erkennen
• Wettbewerbsvorteile durch erleichterte Einstellung der Anlage und ‚predictive maintenance‘
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PROFILMETALL-GruppeRollgeformte Profile und Profilieranlagen
PROFILMETALL
Engineering GmbH,
Marktheidenfeld
Geschäftsführer Manfred Roth
36 Mitarbeiter
Geschäftsführende
Gesellschafter der
PROFILMETALL-Gruppe
Dr. Daniela Eberspächer-Roth &
Manfred Roth
115 Mitarbeiter
1975 Gründung
PROFILMETALL
1990 Standort Hirrlingen
2009 Übernahme Kurt Rüppel,
Marktheidenfeld
2018 Profilieren 4.1
Portfolio
- Profilieranlagen
- Sonderanlagen
- Services
- Profile
www.profilmetall.de
Profilieranlage 4.1
data M Sheet Metal Solutions GmbH
• Softwarehaus für das Walzprofilieren
• ca. 30 Mitarbeiter
• 1987 Gründung
• Firmensitz südl. von München im bayerischen Voralpenland
• Forschungsintensives KMUAusschnitt: http://www.alpen-panoramen.de/panorama.php?pid=4663
• Produkte: Konstruktionssoftware COPRA® RF Simulationssoftware COPRA® FEA RF Sensortechnologie Qualitätskontrolle Steuerungstechnik COPRA® Smart Factory Industry 4.0
• Consulting: Entwicklung neuer Anlagenkonzepte Beratung bei komplexen Walz-
profilierprodukten
EinleitungKonventionelles Walzprofilieren:• Rein mechanische Systeme• Zentralantrieb• Wenig Information/Kontolle über die
Maschinenparameter• Feste Übersetzungsverhältnisse• Hoher manueller Aufwand beim Einstellen• Offline Qualitätskontrolle
Source: sheet-formingmachine.com
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Digitales Walzprofilieren:• Elektro-Mechanische Systeme• Einzelrollenantriebe durch Servo-Motoren• Online monitoring der Maschinenparameter• Speichern von Maschinendaten in zentralen Datenbank• Inline Qualitätskontrolle • Identifikation und Analyse von Defekten• Digitalisierung des Einstellens/Umrüstens• Digitaler Twin der Anlage und der Profile
Digitalisierung
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Source: welser.com
Einflussgrößen in Walzprofilieranlagen
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Input (Blech)• Geometrie: Breite, Dicke,
Geradheit
• Materialeigenschaften
• Oberflächenqualität(Rauheit, Schmierung)
Maschine und Prozess• Umformkräfte• Achsendurchbiegung• Drehmomente und Drehgeschwin-
digkeiten der Achsen/Rollen• Walzspalteinstellung• Blechgeschwindigkeit• Leistungsaufnahme• Maschinennutzung
Output (Profil)• Geometrie Profilquerschnitt
• Rückfederung
• Krümmung/Verdrehung
• Ausdünnung
Industrie 4.0SensorenCAE Tools
COPRA® - Tool Design
und Simulations-Software
Virtuelle Prozess-
und Maschinen-
entwicklung
Simulations basiertes
Engineering
Digitale Representation
von Walzprofilieranlagen Dimensionelle Sensoren:
COPRA ® ProfileScan
Qualitätskontrolle:
COPRA ® RollScanner
Kraft/Drehmoment:
COPRA® Smart Stands
COPRA® Adaptive
Motion Control
Maschinen- und
Umformkonzepte
Cloud
Database
Prediction
COPRA® Edge Device
Data analytics
Data storage
Das COPRA® Digital Walzprofilier-Ökosystem
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Dimensionelle Mess-SystemeBlech und Profil
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Säbligkeits- Messung
Breiten-Messung
Dicken-Messung
Blecheingangsmessung• Säbel• Dicke• Breite
Profilemessung• Querschnitt• Ausdünnung
4 Lasertriangulationssensoren
Sensoren in konventionellen Walzprofilieranlagen
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Gerüstverformung(DMS)
Datenbank
Drehmoment(Servomotor)
Blechgeschwindigkeit und Position (Reibrad)
Wellendurchbiegung(LVDT)
Umformkräfte(DMS)
Profilgeometrie(Lasertriangulations- Sensoren)
COPRA® Smart Stands
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• Speichern der Daten für asynchrone Analyse• Rückführung in Simulationsmodelle
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Temperatur(PTC)
data M Smart Box – Edge Device für das Walzprofilieren
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Auswerten und Visualisieren in HMI
Sensor Daten
Anwendungen:• Direktes Feedback
während des Setups• Real time monitoring von
Prozessparametern• Datenvorverarbeitung• Puffern von Daten• Weiterleiten der Daten
über OPC UA• Kommunikation mit
anderen Geräten• Visualisierung
Flexibilität durch ModularitätVernetzung von Sensorik über die data M smart box
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Vernetzung von Sensorik im Netzwerk Kommunikationsstandard
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Unternehmensweite VernetzungVom Controller/Sensor in die Cloud
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ERP
MES
SCADA/HMI
Factory Floor Profibus DP • CAN • Ethernet/IP • Profinet
External Cloud
Database Database
Internal Cloud
Virtuelle Walzprofilieranlage
Data Analytics für das Walzprofilieren
data M Smart
Box
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Zusammenfassung und Ausblick
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- Edge Device entwickelt √- Prototyp für DMS Anbindung und Visualisierung über OPC UA √- Sensorring für Profilquerschnittsmessung in Fertigung √- Sensoren für Blecheingangsmessung softwareseitig an Edge Device angebunden√- Vernetzung der Edge Devices mit Datenbank über OPC UA √
- Fertigung der Mechanik für die Eingangsblech-Messstation- Integration der Sensoriken in die Anlage- Aufbau der IT Infrastruktur an der Anlage- Systemvalidierung durch Begleiten der Produktion „Data lake“- Analyse der Daten, Zusammenhänge zwischen den Eingangs- und
Ausgangsparametern aufdecken und quantifizieren.
Danke für Ihre Aufmerksamkeit!