AMAG SMART FACTORY.

Nicht zuletzt ist die Smart Factory ein völlig neu entwickelter Demonstrator für die Möglichkeiten der Digitalisierung im Umfeld der Prozessindustrie, wobei die gewonnenen Erfahrungen in das Ausrollen weiterer Digitalisierungs- und Automatisierungslösungen in den Produktionswerken der AMAG einfließen sollen.

Da die meisten AMAG-Walzprodukte erst nach positiver Qualitätsüberprüfung an die Kunden geliefert werden dürfen, ist die Materialfreigabeprüfung Teil der Gesamtprozesskette und mitunter nicht unwesentlicher Bestandteil der Gesamtdurchlaufzeit. Die resultierenden Vorteile der AMAG Smart Factory sind vielfältig.

Zuletzt wurden in der Materialprüfung jährlich ca. 250000 Prüfkörper gefertigt und geprüft. Steigende Produktionsmengen und erhöhte Kundenanforderungen bezüglich Qualitätskontrolle fordern eine Kapazitätserhöhung, denn künftig sollen etwa 500000 Prüfkörper jährlich zeitgerecht für die einzelnen Aufträge erzeugt und getestet werden. Die geplante Mengensteigerung soll mit der Smart Factory deutlich produktiver als bisher dargestellt werden können.

Weiterhin ermöglicht die Automatisierung eine prozessstabile Fertigung nach höchsten Qualitätsstandards der AMAG-Zertifizierungen für die Luftfahrt- und Automobilbranche. Mit der Anlagenlaufzeit von 24/7 (rund um die Woche, 24 Stunden am Tag) kann außerdem die Durchlaufzeit verringert und die Lieferperformance verbessert werden.

Wegweisend ist auch die 100 Prozent sortenreine Legierungstrennung aller Schrotte. In der Smart Factory entstehen bei der Probenfertigung stückige Blechabschnitte und Bearbeitungsspäne, die sortenrein gesammelt und im internen Closed Loop an die Walzbarrengießerei für die erneute Fertigung hochwertiger Walzbarren retourniert werden. Das unterstreicht die Bedeutung und den ganzheitlichen Ansatz der AMAG-Recyclingstrategie, bei der die Senkung von CO2-Emissionen durch die Vermeidung von Materialverlusten und konsequentes Recycling höchste Priorität genießen.

Das Projekt wurde intern in enger Zusammenarbeit mehrerer Fachabteilungen professionell konzipiert und umgesetzt. Mit der Firma SMA/Flexsolution konnte ein kompetenter Partner gefunden, ein innovatives Anlagendesign entwickelt und auf die Bedürfnisse der AMAG maßgeschneidert umgesetzt werden. Auch im Bereich der Software-Systeme hat die AMAG mit der Firma PSI zukunftsweisend auf einen starken Partner gesetzt.

Die Smart Factory für Probenfertigung und -prüfung ist im Center for Material Innovation (CMI) integriert und zukünftig ein wesentlicher Bestandteil im Rahmen der Materialfreigabeprüfung. Die vollautomatische Anlage fertigt ca. 45 verschiedene Probengeometrien in einem Materialdickenbereich von 0,5 bis 6,35 mm für die Freigabeprüfungen verschiedenster AMAG-Produkte.

Dabei ist die Probenfertigung nicht auf mechanische Prüfproben eingeschränkt, sondern auch andere Proben (z. B. Oberflächenprüfung) werden in der Smart Factory gefertigt. Es erfolgt ein Tracking jedes Probenabschnittes von der Schneidanlage in der Produktion im Walzwerk bis zur Entnahme in der Smart Factory mittels QR-Code. Vor Anlieferung der Probenabschnitte erhält die Smart Factory bereits alle produktionsspezifischen Daten und Liefertermine. Aufgrund dieser Informationen und den hinterlegten Beprobungsregeln wird von der Anlage die optimale Bearbeitungsreihenfolge der Probenabschnitte autonom festgelegt.

Der Transport und die Einschleusung der Probenabschnitte erfolgt mit speziellen Transportkisten, die über ein Schienensystem zur Entnahmestation befördert werden. Zusätzlich können Probenabschnitte Von priorisierten Produkten können Probenabschnitte manuell in eine dafür vorgesehene Transportkiste eingelegt und in die Smart Factory eingeschleust werden. Ein Roboter entnimmt die Probenabschnitte aus den Laden der Transportkisten und scannt die QR-Codes. Anschließend werden an einer Vermessungsstation die Geometrie- und Formtoleranzen der Probenabschnitte optisch mithilfe von Kameras vermessen. Ist die Geometrie in Ordnung, entscheidet die Smart Factory anhand der Daten des QR-Codes, ob der Probenabschnitt direkt weiterbearbeitet wird oder ob er in einem Pufferspeicher zwischengelagert wird. Im Speicher können über 500 Probenabschnitte gelagert und über einen Umlaufförderer, ähnlich einem Paternosteraufzug, zirkuliert werden.

Ein Roboter bestückt eine Lasermarkierstation nach der optimalen Bearbeitungsreihenfolge mit Probenabschnitten entweder aus dem Speicher oder aus den Transportkisten. Jede Probe wird entsprechend des zugehörigen Schnittplans mit einem Data-Matrix-Code markiert. Der Schnittplan definiert sowohl die Positionen und Konturen der Proben als auch die Teilung des Restmaterials für die Schrottsortierung. Insgesamt werden für alle Blechprodukte ca. 700 verschiedene Schnittpläne im eigens dafür entwickelten Schnittplangenerator verwaltet und revisioniert.

Eine universell einsetzbare Nibbelmaschine stanzt nach dem Schnittplan jede definierte Kontur. Auf diese Weise kann eine Vielfalt an Geometrien realisiert werden. Die gestanzten Probenstücke werden anschließend optisch vermessen und auf Maßhaltigkeit geprüft. Die Proben ohne Endgeometrie, zum Beispiel eine Zugprobe, werden vom Roboter an eine Fräsmaschine übergeben.

Ein weiteres Multitalent ist eine Fräsmaschine zur Weiter- und Endbearbeitung von Konturen und Oberflächen der Rohproben. Mit dem in der Fräse verbauten Werkzeugwechsler können verschiedene Fräsertypen schnell eingewechselt werden. Das Herzstück ist der sechsseitige Spannturm, der mit verschiedenen Probenaufspannmodule bestücken den sechsseitigen Spannturm. Eine Vielzahl an Probengeometrien kann somit ohne manuellen Wechsel der Aufspannmodule bearbeitet werden. Zudem wurde eine Rauheitsmessung der relevanten Oberflächen in der Fräse integriert. Der Roboter übergibt die Proben mit Endgeometrie an die Vorkommissionierung.

Im Bereich der Kommissionierung werden die Proben von einem weiteren Roboter entsprechend ihres Typs in Boxen vorsortiert und zwischengelagert. Die Kommissionier-Boxen sind mit einem E-Paper ausgestattet, auf dem der Inhalt digital angezeigt wird. E-Paper haben folgende Vorteile: 1) die Deklaration kann bei Neubefüllung der Box geändert werden, 2) die Anzahl der zu verwaltenden Boxen reduziert sich deutlich und 3) die E-Paper-Displays haben eine angenehme Lichtreflektion und sind energiesparend.

Die Kommissionierstation ist die erste Schnittstelle zwischen Smart Factory und Prüfpersonal, denn hier können die Boxen über fünf Schleusen abgeholt werden. Die Smart Factory ermöglicht eine sortenreine Schrotttrennung in allen Fertigungsschritten. Dafür steht ein eigens konzipiertes Schrottmanagement zur Verfügung. Auch die Frässpäne werden weiterverarbeitet und einer Spänepresse zugeführt. Dies ermöglicht beim Wiedereinschmelzen der Späne eine höhere Metallausbeute.

In einem Folgeartikel in diesem Jahr „Smart Factory – Teil 2“ wird über das innovative Planungs- und Steuerungssystem der Smart Factory sowie über die vollständige Integration der Zugprüfung berichtet.