Werkzeughalter «smartTOOL» jetzt noch smarter

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Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU

Nordson (Schweiz) AG - EFD Dosiertechnik

Newemag AG

technotrans SE

Das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU und das Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS präsentierten auf der EMO 2025 die neue Generation des Werkzeughalters «smartTOOL».

Intelligente Werkzeughalter erfassen Messdaten präzise und bieten damit das Potenzial, die Produktivität und Genauigkeit moderner Werkzeugmaschinen optimal auszuschöpfen. «smartTOOL» ermöglicht durch sensible Sensorik eine umfassende Prozessüberwachung mit vollständiger Transparenz über den Zerspanungsprozess, das Auftreten von Prozessanomalien, den Werkzeugzustand oder die Qualität der gefertigten Bauteile. Der Schlüssel dazu ist die wirkstellennahe Sensorintegration.

Nun feierte die nächste Generation des vielseitigen Werkzeughalters Premiere: mit noch leistungsfähigerer Elektronik und Sensorik für eine Überwachung von Prozesskräften und Vibrationen in allen Raumrichtungen und somit für jede einzelne Werkzeugschneide – integriert in ein noch robusteres und dabei kompakteres Design. «smartTOOL» wird damit fit für den Einsatz in der Finish-Bearbeitung, in der Schwerzerspanung und in einer Vielzahl weiterer Bearbeitungsprozesse.

Zahlreiche Verbesserungen

Bei der Weiterentwicklung des Werkzeughalters stand zunächst die Sensorik im Mittelpunkt. Umfangreiche Erfahrungswerte aus dem Einsatz in vielen Zerspanungsanwendungen zeigten, auf welche Sensorik verzichtet werden kann und wo im Sinne sensitiverer Sensoren «nachgeschärft» werden musste. Das Ergebnis der umfangreichen Überarbeitung ist ein nochmals kompakteres mechanisches Design, das 25 Prozent weniger Bauraum beansprucht und mit nahezu jeder Spannfuttergeometrie kombinierbar ist. Neu entwickelte Antennen sorgen zudem für eine gesteigerte Performance in den Datenübertragungsraten.

Auch die elektronische Hardware wurde neu entwickelt und mit noch leistungsfähigeren Komponenten bestückt. In Kombination mit den neuen Antennen sorgt sie für besonders hohe Senderaten der Sensorsignale. Mit Abtastraten von bis zu 10 kHz erkennt «smartTOOL» auch sehr hochfrequente Vibrationen zuverlässig und kann mehr denn je einen wichtigen Beitrag zur Qualitätssicherung der Bauteile leisten.

Einsatz direkt an der Wirkstelle

Der smarte Werkzeughalter misst Schwingungen, Prozesskräfte und Temperaturen direkt am Werkzeug. Die gesammelten Daten werden kabellos an eine Auswerteeinheit übertragen und analysiert. So können bereits minimale Veränderungen, wie Werkzeugverschleiss oder leichte Vibrationen, frühzeitig erkannt werden. Dies ermöglicht nicht nur eine Echtzeit-Überwachung, sondern auch eine Optimierung und Automatisierung der Fertigungsprozesse.

Autarke Energieversorgung und Flexibilität

Auch die patentierte «Energy-Harvesting»-Lösung wurde übernommen. Sie versorgt «smartTOOL» permanent und kabellos mit Strom – ganz ohne externe Energiezufuhr. Hierfür muss lediglich am Spindelgehäuse der Maschine eine kleine Statorkomponente montiert werden. Diese innovative Technik schränkt weder den automatisierten Werkzeugwechsel noch den Arbeitsraum ein. Da die Elektronik in einem kompakten Segment zwischen Spannfutter und Spindelschnittstelle sitzt, ist der Werkzeughalter flexibel an nahezu jeder Maschine einsetzbar.

Kombinierbar mit flexibler Automatisierungslösung

«smartTOOL» ist massgeschneidert für Fräs- und Bohrprozesse und ebenso wie die Produkte «smartGRIND» (Schleifprozesse) und «smartNOTCH» (Umformprozesse) in der flexiblen Automatisierungslösung «Edge Cloud Continuum for Production», kurz «ECC4P», integrierbar. Die KI-basierte Produktionsüberwachung und -steuerung auf Basis von «ECC4P» bietet mittelständischen Betrieben individuelle Lösungen mit umfassender Datensicherheit aus einer Hand.

(neu)

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