Dynamisches, smartes Werkzeugtracking – manuelle Arbeiten digital und nahtlos überprüfen
Werkzeugtracking ermöglicht den Brückenschlag zwischen Fertigung und digitalem Zwilling
Mittels der AR-Technologie werden digitale Inhalte mit räumlichem Bezug in die analoge Welt transferiert. Das hat für Unternehmen vielerlei Vorteile: Manuelle Arbeiten können direkt auf 100-prozentige Vollständigkeit und Korrektheit geprüft werden. Darüber hinaus erlaubt es Werkzeugtracking im Rahmen des Montageprozesses Daten aus der analogen Welt zurück in das digitale Modell fließen zu lassen und so die gesamte Prozesskette lückenlos zu dokumentieren. Unternehmen können einzelne Arbeitsschritte nahtlos zurückverfolgen, was beispielsweise die Qualitätssicherung erleichtert oder eine effiziente Bearbeitung von Kundenreklamationen ermöglicht. Zudem lässt sich feststellen, ob die richtige Reihenfolge bei den Arbeitsschritten eingehalten wurde. Die Zukunft der Fertigung liegt somit klar in der digitalisierten, datengetriebenen Smart Factory.
Werkzeugtracking ergänzt die Möglichkeiten der dynamischen Laser- und Videoprojektion
Die dynamische Laser- und Videoprojektion unterstützt bereits in vielen Unternehmen den Werker bei seiner Arbeit, indem Daten dynamisch auf das Bauteil projiziert werden und immer klar ist, was es als nächstes zu tun gilt – selbst bei großer Variantenvielfalt. Doch manuelle Aufgaben zu automatisieren, digital zu überprüfen und zu dokumentieren, stellte die Unternehmen bisher noch vor Schwierigkeiten. Eine Möglichkeit zur Bewältigung dieser Hürden bietet das dynamische Werkzeugtracking. Durch diese moderne Technologie ist ein Unternehmen in der Lage, präzise zu überprüfen, ob eine Arbeit mit dem richtigen Werkzeug an der korrekten Stelle durchgeführt wurde. Es besteht zudem die Möglichkeit, spezifische Prozessparameter mit einem bestimmten Merkmal eines Bauteils im digitalen Modell zu verknüpfen. Zum Beispiel kann festgestellt werden, ob das Werkzeug die angegebene Zeit lang auf einer Position blieb und ob der Angestellte das richtige Drehmoment angewandt hat. Durch diese lückenlose Dokumentation und den bidirektionalen Datenaustausch ist eine 100-prozentige Workflow Awareness garantiert.
Das Werkzeugtracking ergänzt die dynamische Laser- und Videoprojektion: Während die Projektion exakt anzeigt, wo der Werker Hand anlegen muss, stellt das Werkzeugtracking eine vollständige und korrekte Bearbeitung sicher. Zudem hilft es, wertvolle Prozessdaten für spätere Analysen zu sichern. Falls beispielsweise Reklamationen kommen, können die vollständig dokumentierten Bearbeitungsschritte zur Fehlersuche analysiert werden. Auch stehen diese Daten für KI-basierte Mustererkennung und daraus abgeleitete Prozessoptimierungen zur Verfügung. Dank smartem Werkzeugtracking ist der Hersteller in der Lage, Fehlerquellen zu identifizieren und auszuschließen.
Je nach Anwendung kann es auch Sinn machen, anstelle der Werkzeuge die Anbauteile zu tracken. Man spricht dann von smartem Bauteiltracking. Dies eignet sich beispielsweise dann, wenn Anbauteile auf einem Grundkörper händisch präzise positioniert werden müssen. Wie beides konkret funktioniert, demonstrierte EXTEND3D mit seiner WERKLICHT-Technologie auf der automatica 2023.
Demo: Werkzeugtracking an einer Batteriezelle
Die erste Demo kombinierte das WERKLICHT Pro S-System mit dem Tooltracking der Firma Advanced Realtime Tooltracking GmbH, um bei Verschraubungen an einer Batteriezelle zu assistieren. Dabei wird der Drehmomentschlüssel kontinuierlich getrackt und lokalisiert. So lässt sich sicherstellen, dass alle manuellen Bearbeitungsschritte auch zu 100 Prozent ausgeführt wurden. Der Werker sieht die projizierten Positionen für die Verschraubungen direkt auf der Batteriezelle und hält so die richtige Reihenfolge der Arbeitsschritte ein, welche bei dem Bau einer Batteriezelle äußerst wichtig ist. Ist die angezeigte Stelle erfolgreich bearbeitet, verschwindet die Projektion oder verändert sich, sodass der nächste Prozessschritt dargestellt wird. Während der Bearbeitung fließen Daten in beide Richtungen: aus dem Produktionssystem hin zum Werker und wieder zurück vom manuellen Bearbeitungsschritt zum digitalen Modell. Man spricht hier auch von sogenannter Workflow-Awareness, für 100 Prozent Vollständigkeit und Korrektheit Der digitale Zwilling enthält schlussendlich aber auch alle weiteren Daten, die vom smarten Werkzeug erfasst werden, wie Bearbeitungsdauer, Anpressdruck, etc..
Dynamische Laserprojektion mit integriertem Tooltracking - Für eine 100% digitalisierte Prozesskette
Demo Bauteiltracking: Positionierung von Anbauteilen auf einer Schweißbaugruppe mit Videoprojektion
Im Zuge der zweiten Demo projiziert die AR-Technologie WERKLICHT Video dynamisch auf ein Blech auf einem Schweißtisch und trackt statt eines Werkzeugs die Anbauteile in Form von C-Profilen. Diese gilt es im Rahmen einer Vormontage korrekt zu positionieren und zu heften. Zu diesem Zweck färbt die Videoprojektion die zu bearbeitenden Stellen blau ein. Nachdem der Werker die C-Profile an die richtigen Stellen gelegt hat, markiert der Videoprojektor dynamisch die Positionen grün. Sollte der Werker Teile falsch platzieren, wird die Stelle rot gefärbt. Die Farbcodes lassen sich vorab individuell festlegen. Die Lösung ermöglicht es Werkern, höchste Variantenvielfalt spielend zu handhaben. Die intuitive Anleitung direkt auf dem Bauteil bietet zudem automatische Erkennung und Dokumentation von Korrektheit und Vollständigkeit. Um dieses System zu perfektionieren, arbeitet EXTEND3D weiterhin an der Verbesserung der digitalisierten Datenkette zwischen Werkstück, Werkzeug und Werker, um Produktionsschritte lückenlos digital zu dokumentieren.
Dynamische Videoprojektion mit integrierter Bauteilprüfung
Mit Digitaler-Zwilling-Technologie und Big-Data-Analysen die Prozesse weiter optimieren
Das Werkzeugtracking sammelt eine enorme Datenmenge aus der manuellen Bearbeitung. Dies wiederum eröffnet für Produzenten zahlreiche Möglichkeiten: Es können etwa digitale Zwillinge generiert werden. Dabei handelt sich um ein präzises virtuelles Modell eines realen Bauteils. Ohne aufwendige und teurere Testproduktionen einzuleiten, können mithilfe dieser digitalen Ablaufkopie präzise Simulationen durchgeführt und Prozesse noch weiter optimiert werden.
Zudem wäre es denkbar, den Werkzeugtracking-Datensatz zum Zweck von Big-Data-Analysen einzusetzen – etwa um die gesammelten Qualitätsinformationen effektiv mit anderen Produktions- und Umgebungsdaten abzugleichen. Außerdem können Fehlerbilder erkannt werden, die bisher unentdeckt blieben. Zeitliche und konditionelle Fehlermuster können identifiziert und ihre Ursachen behoben werden. Daher sind Big-Data-Analysen sehr nützlich, um Fehlerquellen zu reduzieren und die Produktionsqualität zu verbessern.
Die Zukunft der Fertigung liegt im Werkzeug- und Bauteiltracking
Die dynamische Laser- und Videoprojektion bietet den ersten Ansatz für noch effizientere Prozesse: Sie macht digitale Informationen in der analogen Welt sichtbar. Als zweiter Schritt muss sichergestellt werden, dass alle manuellen Arbeiten auch vollständig korrekt durchgeführt wurden. Das smarte Werkzeugtracking ermöglicht eine präzise Dokumentation und speist räumliche Daten aus der analogen Welt zurück in das digitale Modell. Das Potenzial der Technologie ist schließlich noch lange nicht erschöpft. In Zukunft können etwa Big-Data-Analysen verwendet werden, um das Fehlermanagement zu erleichtern und Prozesse zu optimieren.
