Smart-Extruder mit EtherCAT-Schnittstelle und OPC-UA-Server

Abstract:
Im Rahmen der aktuellen vierten industriellen Revolution „Industrie 4.0“ wurde die „klassische“ Werkzeugmaschine und Fertigungszelle bereits in ein cyber-physisches System weiterentwickelt. Ziel ist in der Zukunft eine selbststeuernde und sich selbst überwachende Werkzeugmaschine zu realisieren. Die Werkzeugmaschine soll zudem in ihrem Produktionsumfeld vernetzt sein und mit vor- und nachgeschalteten Fertigungseinrichtungen kommunizieren. Ein sich selbststeuernder Fertigungsprozess, der maximale Fertigungsqualität ermöglichen soll, erfordert eine Synergie in den Bereichen Maschinenbau, Elektrotechnik und Informatik. Die Anstrengungen in diesen Disziplinen enden jedoch nicht mit der Werkzeugmaschine als cyber-physisches System (CPS). Einen besonderen Stellenwert hat auch das eingesetzte Werkzeug. Dieses wird in Zukunft ebenfalls mit eigener Intelligenz ausgestattet sein und selbst ein cyber-physisches System darstellen. Der vorliegende Artikel skizziert die Entwicklung eines Extruders für den 3D-Druck, der alle Anforderungen an ein solches „smartes“ Werkzeug erfüllt. Der Smart-Extruder stellt ein ideales Beispiel für die Verwendung in der Lehre dar. In diesem Umfeld mangelt es an anschaulichen und leicht begreiflichen Beispielen für das sehr komplexe Thema „Industrie 4.0“, welches sehr viele Facetten aufweist. Speziell der Bereich 3D-Druck hat in den letzten Jahren eine erhebliche Entwicklung erlebt. Im universitären Umfeld und somit auch an der Hochschule Emden-Leer ist der 3D-Druck für Studenten in hohem Maße zugänglich. Die Darstellung der Entwicklung eines smarten Werkzeuges wie dem Smart-Extruder bietet somit einen idealen Ansatz zur Verbesserung der Verständlichkeit von CPS und Industrie-4.0-Komponenten.