KI-Span – KI-gestützte Optimierung der Werkzeugstandzeit und der Qualität der Bauteile an Werkzeugmaschinen in der spanenden Fertigung

Projektbeschreibung

Ziel des Forschungsprojekt KI-Span ist es, ein Verfahren zu entwickeln, das nicht nur die Standzeiten von Zerspanungswerkzeugen optimiert, sondern auch die Bauteilqualität überwacht und damit verbessert. Umgesetzt wird dieses Vorhaben an Dreh- und Fräsmaschinen im TTZ für Prozessdaten-optimierte Fertigung in Kaufbeuren sowie im Praxisbetrieb in beteiligten Fertigungsunternehmen. Unterstützung erhält das Projekt durch die Expertise von hochspezialisierten Unternehmen entlang der zerspanenden Wertschöpfungskette, zum Teil als assoziierte Partner.

Das übergeordnete Anliegen von KI-Span ist es, nutzerfreundliche Systemlösungen für bayerische Vertreter der zerspanenden Industrie zu liefern – vom Maschinenbauer über den Sensorsystemhersteller bis hin zum Werkzeughersteller. Durch die Auswertung großer Mengen anfallender Sensordaten und die systematische Anwendung von KI-Algorithmen sollen Prozesse in den entlang der Wertschöpfungskette positionierten regionalen Unternehmen optimiert und somit der Standort Bayern im internationalen Wettbewerb gestärkt werden.

Das Bearbeitungsgeschehen im und um den Fräsprozess soll umfassend erfasst und die anfallenden Daten in einer gesicherten Cloud-Umgebung für weitreichende Datenauswertungen verfügbar gemacht werden. Beispiele für Datenquellen sind dabei Schwingungsdaten, Temperatur und Drehmoment. Um beispielsweise den Einfluss des Kühlmittels oder die bei der Metallverarbeitung anfallenden Kräfte direkt am Fräskopf zu erfassen, ist darüber hinaus Spezialsensorik erforderlich. 

Mittels KI-gestützter Lernverfahren werden Modelle zur Beschreibung des Zusammenhangs zwischen Bauteilqualität, Werkzeugverschleiß und -abdrängung (der Abweichung von Soll- und Ist-Position des Werkzeugs) einerseits und den prozessbegleitenden Sensordaten andererseits erstellt und in der Praxis erprobt. Ein sogenannter digitaler Zwilling dient sowohl für das Werkstück als auch für das Werkzeug als Sammelpunkt der gewonnenen Erkenntnisse und soll die Bewertung und Optimierung der Bauteilqualität ermöglichen.