Entwicklung intelligenter, maschinennaher Dienste für die Mikrobearbeitung

Abstract

Die Mikrosystemtechnik verfügt als eine Schlüsseltechnologie über ein großes Innovationspotential für die Zukunft. Um die angestrebten Wachstumsraten realisieren zu können, ist eine kostengünstige und sichere Fertigung der Mikrobauteile erforderlich. Dies gilt insbesondere für kleine Stückzahlen, bei denen vielfach Fertigungsverfahren zum Einsatz kommen, die ihren Ursprung in der klassischen Fertigungstechnik haben. Hierbei stehen der hohen Flexibilität in Bezug auf Werkstoff oder Geometrie hohe Anforderungen hinsichtlich der Fertigungssysteme und Prozessgestaltung gegenüber. Gerade letztere Anforderung übersteigt jedoch häufig das vorhandene Wissen des Anwenders. Elektronische Dienstleistungen mit technischer Intelligenz (intelligente Dienste) stellen hier einen Ansatz dar, den Nutzer bei der Schaffung und Verteilung von prozessnahem Wissen sowie bei der Automatisierung der Fertigungsprozesse zu unterstützen und so gerade in der Mikrobearbeitung Prozessfähigkeit und Produktivität zu erhöhen. Dazu wurde zunächst der aktuelle Stand elektronischer Dienstleistungen in der Produktion und aktuelle Ansätze des Service-Engineering analysiert, wobei sich gerade für den betrachteten Anwendungsbereich Defizite zeigten. Auf dieser Basis wurde schließlich ein systematisches Vorgehen für die Entwicklung von intelligenten Diensten erarbeitet, mit dem Nutzer- und Umgebungsanforderungen systematisch in konkrete Dienste umgesetzt werden können. Mit der Anwendung des so entwickelten Vorgehens auf das Mikrofräsen konnten drei Dienste realisiert werden: Automatisierte Ausrichtung von Werkzeug und Werkstück, Prozess-Monitoring und multimodale ereignisbasierte Benachrichtigung. Die Evaluation dieser Dienste anhand von Praxisbeispielen zeigte, dass das Verfahren für die Entwicklung von maschinennahen Diensten geeignet ist und dass durch den Einsatz von intelligenten maschinennahen Diensten die Prozessfähigkeit und Produktivität in der Mikrobearbeitung deutlich gesteigert werden kann.

As a key technology micro system engineering has a large potential for innovation in the future. In order to realize the desired growth rates, economical and safe manufacturing processes for the micro parts are necessary. This applies in particular to small batch sizes in which often manufacturing processes are used that have their origin in classical manufacturing technologies. Here the high flexibility of these processes regarding material or geometry faces the high requirements in terms of production system and process design. Especially the last requirement frequently exceeds the available knowledge of the users. Electronical services with technical intelligence (intelligent services) provide an approach, to support the user with the creation and distribution of process-oriented knowledge as well as with the automation of the technological processes in order to increase process capability and productivity in micromachining. In the analysis of the state of the art of electronic services in production and of actual approaches for the design of electronical services (service engineering) deficits showed in the field of intelligent, machine-oriented services.On this basis a systematic procedure for the development of intelligent services for micromachining was designed, with which user and environmental requirements can be systematically transferred into concrete electronic services. Through the application of this procedure on the micro milling process, three services were developed: Automated referencing of tool and workpiece, Process monitoring and Event-based notification in case of errors. The evaluation of these services on practical applications proved, that the procedure is suited for the systematic development of machine-oriented services and that by using machine-oriented intelligent services the process capability and productivity in micromachining can be distinctly increased.