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Echtzeitübertragung von Messdaten mit 5G

Entwicklung von vernetzter Sensorik für Produktionsprozesse in Aachener Leistungszentrum

11.04.2018

Um Fehler in der industriellen Fertigung frühzeitig zu erkennen, messen Sensoren in Maschinen und Anlagen, ob alles einwandfrei läuft. In der Regel werden die Daten jedoch dezentral und zeitverzögert ausgewertet. Der Mobilfunkstandard 5G dagegen ermöglicht eine direkte kabellose Messung in Echtzeit.

Eine Technologie zur Liveübertragung von Bauteildaten hat Fraunhofer zusammen mit dem schwedischen Technologieanbieter Ericcson im Leistungszentrum Vernetzte Adaptive Produktion entwickelt, einer einzigartigen Testumgebung für 5G-Anwendungen im industriellen Umfeld. Der Schwerpunkt des Leistungs-zentrums der drei Aachener Fraunhofer-Institute für Produktionstechnologie, für Lasertechnik sowie für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie liegt in der Entwicklung, systematischen Einführung und Nutzung moderner Digitalisierungstechnologien für zukunftsfähige, industrielle Produktionssysteme und Wertschöpfungsketten im Sinne von Industrie 4.0.

Bild eines Blisk. (CC BY-SA 3.0)
Bild eines Blisk. (CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons)

Eines von sechs Praxisbeispielen ist die Herstellung von Turbinenschaufeln für Flugzeuge – sogenannten Blisks. Dabei müssen höchste Sicherheits- und Qualitätsstandards eingehalten und computergesteuerte Werkzeugmaschinen so programmiert werden, dass die Bauteile exakt nach den Konstruktionsplänen gefertigt werden. Deshalb überwachen Sensoren an Maschinen und Anlagen permanent den Produktionsprozess. „Doch es bleibt ein Restrisiko. Denn die Qualitätsanalyse erfolgt in der Regel dezentral und zeitverzögert. Insbesondere die Eigenschwingung der Blisks während der Fertigung ist ein Problem. Dadurch kann es zu Qualitätseinbußen kommen, die aufwändig per Hand im Nachgang des Fertigungsprozesses korrigiert werden müssen“, erklärt Dr. Sascha Gierlings, Leiter der Prototypenfertigung am Fraunhofer IPT.

Eine Lösung für dieses Problem verspricht die Kombination aus neuester Sensortechnologie und schnellen Datenübertragungsraten, wie sie der künftige Mobilfunkstandard 5G bietet. Für den konkreten Fall der Bliskherstellung hat das Fraunhofer IPT einen speziell entwickelten Sensor direkt auf dem Bauteil angebracht. Dieser überträgt die Schwingungsspektren der Blisks via 5G mit Latenzen von bis zu einer Millisekunde an eine Software. Sie erkennt sofort, ob die Schwingungen ein zulässiges Normalmaß übersteigen bzw. kritische Frequenzen erreichen und passt den Produktionsprozess unverzüglich an. Ein weiterer Vorteil: Mithilfe der schnellen Datenübertragung kann ein digitaler Zwilling erstellt werden, das virtuelle Abbild eines Bauteils. Mit dessen Hilfe lassen sich wichtige Fragen, die den Produktionsprozess betreffen, bereits vorab am Computer klären.

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