EXAPT - Aufbau eines digitalen Werkstückzwillings zur effizienten Auslegung von Prozessen und Qualitätssicherungsmaßnahmen entlang wandlungsfähiger Prozessketten (SDM4FZI - EXAPT)

Abstract

Eine zentrale Herausforderung in der Fahrzeug- und Automobilzulieferindustrie besteht darin, schnell, wirtschaftlich und unter turbulenten Randbedingungen in veränderlichen Märkten agieren zu können. Aus diesem Grund müssen Produktionssysteme mit ihren Anlagen, Maschinen, Prozessen, Logistik und Mitarbeitern bei veränderlichen Rahmenbedingungen anpassungsfähig und wandelbar sein. Gerade bei der Herstellung von Automobilen wird diese Herausforderung bedingt durch die Pandemie, der Transformation zu neuen Mobilitätskonzepten oder Lieferengpässe von Computerchips besonders deutlich. In der industriellen Praxis bilden die Produkte der EXAPT Systemtechnik GmbH (EXAPT) das Bindeglied zwischen der CAD-gestützten Konstruktion von Produkten und der Ausführung der hierfür vorgesehenen Produktionsprozesse. Entlang der sogenannten CAD-CAM-NC-Prozesskette werden hierzu in den CAM-Software-Werkzeugen EXAPTplus und EXAPTsolid herstellende Bearbeitungsprozesse ausgelegt und zugehöriger Sollvorgaben (z. B. Werkzeugbahnen, Ressourceneinsatz) berechnet. Aktuell erfolgt die Planung technologiespezifisch und vernachlässigt den technologieübergreifenden Charakter gesamten Herstellungsprozesses einzelner Produkte. Die Folgen sind (digitalen) Informationsbrüche zwischen einzelnen Bearbeitungs-schritten entlang der Prozesskette. Muss die Prozesskette ganzheitlich optimiert, umgestaltet oder für neue Produkte rekonfiguriert werden, sind sämtliche Plandaten von Grund auf neu zu erstellen und Bearbeitungsschritte entlang der Prozesskette manuell aufeinander abzustimmen. Dies setzt die operative Flexibilität von produzierenden Unternehmen deutlich herab.

Das Ziel dieses Vorhabens bildete daher der Aufbau eines Referenzmodells zur digitalen Abbildung des Fertigungsablaufs entlang komplexer und wandelbarer Prozessketten. Ziel war die Erarbeitung und das Befüllen eines ganzheitlichen Informationsmodells, welches die notwendige Informationsgrundlage zur technologie-übergreifenden Planung und Optimierung von Fertigungsabläufen ermöglicht. In diesem Zusammenhang wurden Ad-hoc-Planungskonzepte geschaffen und validiert, die die Effizienz und Wirtschaftlichkeit beim Aufbau neuer Prozessketten sowie bei der Herstellung individueller Produkte steigern können. Im Fokus des Teilvorhabens standen dabei die Fertigungstechnologien Fräsen, Drehen, FDM, SLM, LPBF sowie taktile Prüfprozesse.