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!