Neue Technologien und ihre Auswirkungen auf die Smart Factory

Elektronik sorgt im Fertigungsbereich für Veränderungen, von der Robotik und dem industriellen Internet der Dinge bis hin zum 3D-Druck sowie der Laserkennzeichnung und -gravur.

Metallteile in einem Epilog FiberMark-Gerät zur Laserkennzeichnung
Mit Lasern lassen sich Teile verschiedener Formen, Größen und Mengen effektiv kennzeichnen.

Nicht alle Fabriken sind für die Umstellung auf menschenleere Fertigungshallen bereit, in denen nur Reihen autonomer Roboter im Dunkeln arbeiten.

Das heißt jedoch nicht, dass es keinen technologischen Wandel gibt, der sich auf die Betriebsabläufe moderner Fabriken auswirkt – und auf die Produkte, die dort produziert werden können. Vom industriellen Internet der Dinge (IIoT) über 3D-Druck und Roboter bis hin zur vermehrten Nutzung von Industrielasern führt die Einführung neuer Technologien in einer Fabrik dazu, dass die Fertigung autonomer, kostengünstiger und effizienter vonstatten geht.

Das industrielle Internet der Dinge wird die moderne Fabrik fundamental verändern. In vernetzten Fabriken kann praktisch jedes Detail im Fertigungsprozess überwacht und gesteuert werden, vor Ort oder remote. Die Vernetzung beschleunigt die Automatisierung und ermöglicht die Nutzung von kognitiven Analysen, maschinellem Lernen und Big Data für die Produktion, die durch mehr Transparenz bei Geräten und die Optimierung von Wartung und Nutzung der Anlagen effizienter gestaltet werden kann. Das Ergebnis ist ein effektives Anlagenmanagement, das sowohl eine bessere Qualitätssicherung als auch eine Kostensenkung umfasst. Nach Ansicht des Marktforschungsunternehmens Gartner werden bis 2020 95 % der Elektronik in neuen Produktentwicklungen IoT-Technologien enthalten. Dazu zählt auch der Einsatz von IoT im industriellen Bereich bei der Fertigung dieser Geräte.

Eine Spannvorrichtung mit lasergravierten Metallschildern aus eloxiertem Aluminium
Die Möglichkeit, Produkte per Laser mit einem Code oder einer Kennung zu kennzeichnen, bringt für die Smart Factory zahlreiche Vorteile, z. B. lassen sich so Materialfälschungen verhindern.

Dank der Möglichkeit, praktisch jede Art von Gerät oder Produkt kostengünstig herzustellen, hat der 3D-Druck in den letzten Jahren viel Aufmerksamkeit erhalten. Zu Beginn war 3D-Druck auf die Verarbeitung von Kunststoffen beschränkt, die Schicht für Schicht gedruckt wurden. Inzwischen hat sich die Technologie so weit entwickelt, dass viele Unternehmen bereits Metalle, Beton und andere Materialien im 3D-Druck nutzen und damit so unterschiedliche Dinge wie Ersatzteile für Fahrzeuge, Flugzeugflügel, Betonbrücken, ganze Wohnhäuser und vieles mehr herstellen können. Es werden sogar ganze Betriebe mit 3D-Druckern eingerichtet, die bei minimaler Interaktion mit menschlichen Arbeitskräften Tag und Nacht Geräte und Teile produzieren.

Der Einsatz von Robotern in Fabriken hat in den letzten fünf Jahren deutlich zugenommen. Inzwischen findet man sie in Werkhallen, Fertigungslagern und in der Logistik. Zur Zeit liegt der Schwerpunkt auf „kollaborativen Robotern“ oder „Kobots“, die zusammen mit menschlichen Arbeitskräften an einer gemeinsamen Aufgabe arbeiten. Bei manchen Kobots handelt es sich nur um mechanische Arme für Aufgaben wie Schweißen, Gießen von Leiterplatten oder elektronische Verdrahtung, andere sind große Maschinen, die schwere Hebearbeiten verrichten oder sogar Lebensmittel kochen können. Eine aktuelle Studie des MIT zeigte, dass ein Roboter, der in einer Fabrik mit einem Menschen zusammenarbeitet, effizienter ist als nur ein Roboter oder nur ein Mensch allein. In der Studie wurde auch festgestellt, dass bei diesem Szenario die Unproduktivität um 85 geringer war. In Smart Factories werden Kobots bevorzugt eingesetzt, um menschlichen Arbeitern gefährliche oder riskante Arbeiten abzunehmen. Sie verhindern damit aber auch, dass die menschliche Arbeitskraft ganz durch Roboter ersetzt wird. Noch steckt die Einführung von Kobots in der Anfangsphase, es zeichnet sich jedoch bereits ab, dass sie im Fertigungssektor ganz neue Möglichkeiten schaffen werden.

Eine Spannvorrichtung mit Metallschildern, gekennzeichnet mit einem Faserlaser.
Mit Lasergravur lassen sich Kennzeichnungen von hoher Qualität erzielen, die für Barcode-Scanner, RFID-Scanner oder andere Geräte zur Bestandsüberwachung leicht lesbar sind.

Inzwischen zeigt sich die wachsende Verwendung von Industrielasern in der Produktion bei Anwendungen wie der Lasermaterialbearbeitung, Laser-Mikrobearbeitung, Laserkennzeichnung und Lasergravur. Dank der Lasertechnologie können Hersteller hochwertigere Produkte fertigen. Beispiele hierfür sind die Gravur individueller Namen oder Logos, die gleichzeitige Kennzeichnung von mehreren Produkten mit einem Barcode, das Anbringen von Identifizierungszeichen, um Fälschungen zu verhindern, und die Anbringung verschiedenster Laserkennzeichnungen auf einer Vielzahl von Materialien wie blanken, lackierten, eloxierten und beschichteten Metallen. Alle diese Arbeiten können dazu außerordentlich fein detailliert ausgeführt werden.

Durch die hochwertige Lasergravur von Seriennummern, Zeitstempeln, Teilenummern, Bauteilbeschriftungen, Datenmatrixcode-Kennzeichnungen sowie Marken- und branchenspezifischen Codes lässt sich geistiges Eigentum schützen. Diese Kennzeichnungen können von Barcode-Scannern und anderen Geräten zur Bestandsüberwachung, die in einer Smart Factory unentbehrlich sind, leicht gelesen werden. Lasersysteme lassen sich darüber hinaus auch mit dem Netzwerk von Fabriken verbinden, was im Rahmen des IIoT neue Möglichkeiten für die Wartung, die Überwachung, den Betrieb, die Fehlerbehebung aus der Ferne und den Produktsupport bietet.



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