Wie bekommt man ein Kamel durch ein Nadelöhr?

13.04.2016

Wie bekommt man ein Kamel durch ein Nadelöhr?

etit-Wissenschaftler machen Werkzeug intelligent

Eine Messvorrichtung soll in ein Maschinenelement integriert werden. Das Problem: Es ist dafür eigentlich gar kein Platz. Die Lösung für dieses Dilemma hat sich jetzt eine Forschergruppe um Professor Klaus Hofmann im Rahmen des Projektes „Smart Tool“ patentieren lassen – und so den intelligenten Werkzeughalter entwickelt. Eine revolutionäre Erfindung im Werkzeugmanagement.

Werkzeughalter werden in der Metallindustrie eingesetzt. In den massiven Metallkörper können unterschiedliche Werkzeuge eingespannt werden. Dadurch lassen sie sich leicht an verschiedenen Maschinen anbringen. Sie werden täglich gebraucht und spielen in der Industrie eine wichtige Rolle.

Ein Werkzeughalter, massiv und genormt. Wer hier Sensoren einbauen will, muss kreativ werden.
Ein Werkzeughalter, massiv und genormt. Wer hier Sensoren einbauen will, muss kreativ werden.

Sensor überwacht Werkzeugverschleiß

Der Verschleiß der Werkzeuge in einem solchen Halter kann bisher nur von erfahrenen Mitarbeitern überwacht werden. Diese müssen darüber entscheiden, ab wann beispielsweise ein Bohrer nicht weiter verwendet werden kann. „Oft wird dadurch ein noch verwendbares Werkzeug zu früh aussortiert – oder das Werkstück durch ein gebrochenes Werkzeug beschädigt“, erklärt Kim-Carolin Landfried. Sie ist Teil des interdisziplinären Projektteams, bestehend aus dem etit-Fachgebiet Integrierte Elektronische Systeme von Professor Klaus Hofmann, dem Maschinenbau-Fachgebiet Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen und sechs weiteren Projektpartnern aus der Industrie. Die Lösung: Ein intelligenter Werkzeughalter, der den Verschleiß des eingesetzten Werkzeugs über Sensoren selbständig und zuverlässig misst.

Auf das Wesentliche reduziert: Fast die gesamte Elektronik findet auf dieser winzigen, 0,9 x 7 cm großen, flexiblen Platine Platz.
Auf das Wesentliche reduziert: Fast die gesamte Elektronik findet auf dieser winzigen, 0,9 x 7 cm großen, flexiblen Platine Platz.

Eine einfache aber geniale Idee

Die smarte Erfindung funktioniert so: Über Beschleunigungssensoren werden die Vibrationen am Werkzeughalter erfasst. Da sich diese mit dem Verschleiß des Werkzeuges verändern, soll sich so sehr genau und zuverlässig dessen Abnutzungsgrad bestimmen lassen. Die Messergebnisse werden per Funk direkt an einen Rechner gesendet, der den Maschinenführer warnt, sobald ein Werkzeug ersetzt werden muss. Lange überlegte das Team: Wo konnten sie innerhalb des Werkzeughalters Platz für die Sensorik schaffen? „Die Maschinen der Industrie sind auf den Metallkörper genormt, seine Außenkontur durfte sich nicht verändern“, erläutert Landfried das Problem. Die Forscher haben jetzt ein Patent auf eine Nut im Inneren des Halters angemeldet. Hier eine flexible Platine unterzubringen, darauf ist vor ihnen niemand gekommen.

Die Nut, in der die Platine untergebracht wurde, war vorher nicht da. Diese Lösung hat sich das Forschungsteam jetzt patentieren lassen.
Die Nut, in der die Platine untergebracht wurde, war vorher nicht da. Diese Lösung hat sich das Forschungsteam jetzt patentieren lassen.

Upgrade gegen geringen Aufpreis

Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderte Projekt „Smart Tool“ läuft noch bis Ende September 2016. Denn auch wenn die Grundidee steht, gibt es immer noch Verbesserungsmöglichkeiten. An der Entwicklung einiger Bausteine und Elemente sind auch Studierende beteiligt. Sie haben so schon während des Studiums oder in Form ihrer Abschlussarbeit die Möglichkeit, aktuelle Forschung hautnah mitzugestalten. Von außen sieht man dem intelligenten Werkzeughalter sein smartes Innenleben nicht an. Für die Industrie bringt die Veränderung aber enorme Vorteile. Und: Das Upgrade kostet nicht viel – der Preis für einen Bausatz soll pro Werkzeughalter nur ca. 15 Euro betragen.

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