Das intelligente Werkzeug schafft Visionen

Im „Werkzeugmanagement 4.0“ führt der Königsweg über die Kennzeichnung mit Data Matrix Codes (DMC) und über via Cloud verknüpfte, gezielt abrufbare Lebenslaufdaten. Gezeigt wird, wie sich die spanende Fertigung auf diese Weise optimieren lässt.

Die individuelle Kennzeichnung von Werkzeugen via "Data Matrix Code" ebnet den Weg zu Industrie 4.0 im Werkzeugmanagement. Grafik: Adobe Stock / Oerlikon Balzers

Diese Maßnahmen öffnen die Tür zur digitalen Identifikation und Rückverfolgbarkeit des gesamten Werkzeuglebens. Dies bietet zahlreiche Vorteile: von der exakten Werkzeugumlaufplanung mit genauer Nachschliffanzahl über sicherere und verknüpfte Prozessen, deutliche Einsparungen an Arbeitszeit bis hin zur kompletten papierlosen Fertigung. Das intelligente Werkzeug ist also keine Vision – im Gegenteil, es schafft Visionen.

Individuelle Workflow-Konzepte werden möglich

Mit „Tool ID“ bietet der Oberflächenspezialist Oerlikon Balzers aus Bingen für das Management der kostbaren Tools eine Turnkey-Lösung, die vom eigenen Know-how-Aufbau seit drei Jahren profitiert und im Kundeneinsatz seine Praxistauglichkeit bewiesen hat. Der Data-Matrix-Code (DMC) ist ein zweidimensionaler Barcode, der eine besonders große Zeichenzahl auf kleinster Fläche verschlüsseln kann. Diese Art der Codierung eignet sich auch für sehr kleine Produkte oder runde Oberflächen, bei denen wenig Platz für Markierungen auf dem Produkt vorhanden ist.

In absehbarer Zukunft wird jedes Präzisionswerkzeug einen derartigen Code tragen: Endverbraucher der Werkzeuge fordern diese Maßnahme vom Hersteller ein, weil es aus Gründen der Rückverfolgbarkeit vorgeschrieben wird – und weil darin „schier unendliche Chancen liegen“.

Mit einem Data Matrix Code (DMC), wie im Bild gezeigt auf Fräsern, lässt sich jedes einzelne Werkzeug eindeutig und lebenslang identifizieren.

Foto: Oerlikon Balzers

Diese optimistische Meinung in Bezug auf die noch nicht ausgeschöpften Möglichkeiten vertritt man beim Beschichtungsspezialisten schon länger. Deshalb ist bereits vor drei Jahren die Entwicklung eines digitalen Werkzeug-Managementsystems auf den Weg gebracht worden. Das Konzept Tool ID basiert technisch im Kern auf einem Lasersystem zur DMC-Beschriftung, einer selbst entwickelten stationären Scanner-Einheit und einer leistungsfähigen Open-Cloud-Applikation. Diese wurde vom Informationstechnik (IT)-Partner c-Com aus Aalen entwickelt und hat sich in diversen Anwendungen bereits bewährt. Große Fortschritte und Potenziale liegen aber auch in den komplexen, individuellen Workflow-Konzepten samt Vernetzung der kompletten Produktionskette.

Anwendungsbeispiel Nachschleifbetrieb zeigt den Nutzen

Die Vorteile zeigen sich zum Beispiel beim Pilotkunden Brinkmann Schleiftechnik, der Tool ID seit 2021 nutzt. Das Unternehmen in Paderborn ist seit rund 40 Jahren Experte für CNC-Werkzeugschleifen. Der Anspruch lautet, die Hochleistungswerkzeuge der Kunden aus dem In- und Ausland in exzellenter Qualität zu schleifen, zu beschichten und schnell zu liefern. Dazu setzt der Betrieb modernste Maschinentechnologie ein, arbeitet nach effektiven Prozessen, nutzt erstklassige Messtechnik und hat ein flexibles Logistik-System etabliert.

Durch Tool ID lässt sich inzwischen die Transparenz und Effizienz in der nun digitalisierten, teils automatisierten Auftragsabwicklung sichtlich steigern und der Aufwand senken. „In der Praxis hat sich erwiesen, dass Kunden mit unserer Lösung 30 Prozent des Aufwands im Warenein- und -ausgang einsparen können“, bilanziert Rico Fritzsche, der sich als Segmentmanager Zerspanung bei Oerlikon Balzers um die Weiterentwicklung von Tool ID kümmert.

Und das ist nicht das einzige Potenzial, das in einem digitalen Werkzeug-Managementsystem steckt: Per DMC lassen sich Auftrags-, Lebenslauf- und Einsatzdaten bis zu Messprotokollen mit der Cloud verknüpfen und sind permanent abrufbar. Standzeiten, Schleifvorgänge und Bearbeitungsparameter können über ein „Werkzeugleben“ hinweg erfasst, analysiert und optimiert werden. Für Endverbraucher wird es möglich, den Werkzeugumlauf exakt nach Einsatzzyklen zu erfassen. Nachbestellungen lassen sich besser planen und Kosten sparen. Auch Maschinen lassen sich anbinden und Rüstzeiten minimieren. Bei dieser papierlosen Fertigung sind Werkzeug-Verwechslungen oder manuelle Erfassungsfehler nahezu ausgeschlossen.

Mit ebenfalls DMC-markierten Werkzeug-Behältnissen und entsprechend zugeordneten Werkzeugen sinkt der Aufwand zur Auftragsabwicklung in der Lieferkette.

Foto: Oerlikon Balzers

Ausgereifte DMC-Markierung liefert Erfolgsquote von 99 Prozent

Damit sich solche Visionen auch in barer Münze auszahlen, hat Oerlikon Balzers in den letzten drei Jahren viel Know-how aufgebaut. Das System zur Laserbeschriftung folgt der VDMA-Norm 34193 zur Serialisierung/Kennzeichnung von Werkzeugen und Werkzeugspannmitteln. Die Ausgangsparameter wurden auf Basis von vielen Tausenden Versuchen konfiguriert. So entstand eine DMC-Markierung, die verschiedenste Einflüsse berücksichtigt und bestmöglich lesbar ist. Allein in den vergangenen zwölf Monaten wurden damit etwa 40.000 Werkzeuge markiert und in den Umlauf gebracht – die Erkennungsrate liegt dabei bei über 99 Prozent.

Die stationäre Scanner-Einheit hat der Oberflächenspezialist selbst entwickelt und sich patentieren lassen. Im Gegensatz zu vergleichbaren Markterzeugnissen braucht sie keine Sekunden, sondern nur Sekundenbruchteile für einen Scan. Damit erreicht sie die nötige hohe Geschwindigkeit für die Erfassung im Massenverfahren.

Auch die Infrastruktur ist ausgereift: Die Open-Cloud-Applikation verarbeitet alle Daten für den Zugriff sämtlicher Projektteilnehmer, auch über deren ERP (Enterprise-Resource-Planning)-Systeme. Diese Softwarelösungen gelten in den Unternehmen mittlerweile als Standard: Sie erlauben es, die Ressourcen eines Betriebs – Personal, Kapital, Betriebsmittel, Material und Informationstechnik – im Sinne des Unternehmenszwecks rechtzeitig und bedarfsgerecht zu planen, zu steuern und zu verwalten. Die Werkzeuge 4.0 sind nun als wichtige Ressourcen eines Fertigungsunternehmens im System mit eingebunden.

Vor-konfektionierte Lösung erleichtert die Integration

„Wir sehen derzeit keine vergleichbare Komplettlösung in der Werkzeugszene, bieten zudem viel Know-how in der Abwicklung sowie den Einbezug unserer Kunden- und Bestellplattform myBalzers. Für die Einführung veranschlagen wir sechs bis neun Monate Projektzeit. In Eigenregie müsste ein Kunde den Erfahrungsaufbau selbst leisten. Es würde ihn deutlich mehr Zeit kosten, um unseren Standard, der eine sehr hohe Individualisierung erlaubt, zu erreichen“, resümiert Rico Fritzsche.