Forschung

Modellprojekt soll Messerproduktion optimieren

Beteiligen sich an dem Forschungsprojekt (v. l.): Jörg Nußbaum und Sebastian Zeleny von der Berger Gruppe, Prof. Dietmar Tutsch und Tobias Wiegard von der Uni sowie kniend. Jannik Schuppener (Ruhr-Universität Bochum) und Dr. Kai Uwe Paffrath von der TKM Group. Foto: TKM/Dr. Kai Uwe Paffrath
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Beteiligen sich an dem Forschungsprojekt (v. l.): Jörg Nußbaum und Sebastian Zeleny von der Berger Gruppe, Prof. Dietmar Tutsch und Tobias Wiegard von der Uni sowie kniend. Jannik Schuppener (Ruhr-Universität Bochum) und Dr. Kai Uwe Paffrath von der TKM Group.

Uni Wuppertal und TKM Group Remscheid beteiligen sich an Forschungsarbeit.

Von Timo Lemmer

Bergisches Land. Ein Forschungsprojekt mit starker bergischer Beteiligung will die Messerproduktion optimieren: Wenn es nach Prof. Dietmar Tutsch von der Bergischen Universität Wuppertal und seinen Mitstreitern geht, ist die intelligentere, kostengünstigere und umweltschonendere Produktion möglich. Dazu wird aktuell eine KI (Künstliche Intelligenz) entwickelt, die vor allem die werkstoff-technologischen Aspekte der Herstellung berücksichtigen und analysieren soll. Prof. Sebastian Weber, Universität Bochum, wird diese Ergebnisse dann in Optimierungen umsetzen.

„Bisher gibt es mathematische Modelle, die durch unterschiedliche Ansätze Verbesserungspotenziale aufdecken. Im Rahmen dieses Projekts wollen wir neue Wege gehen und auf Basis von Produktionsdaten, Maschinenparametern und Materialdaten computergestützte Optimierungsansätze erarbeiten. Dazu werden die Daten des Produktionsprozesses in jedem einzelnen Teilschritt erfasst“, erläutert Automatisierungsexperte Tutsch. Im Gegenzug gebe es vielfältige Ansätze, um zum Beispiel bei der Wärmebehandlung der Bauteile gemeinsam mit den Ansätzen der KI direkt auf die jeweiligen Bearbeitungsprozesse reagieren zu können, ergänzt Werkstoffexperte Weber. Und Dr. Kai Uwe Paffrath, der den Industriepartner TKM Group vertritt, ergänzt: „Diese Daten werden dann mit Hilfe des Computers analysiert, der daraus viel mehr ableiten kann als es bisher möglich war. Um die Daten zu interpretieren, benötigt die KI ein grundsätzliches Verständnis des Prozesses.“ Daran arbeiten die Forscher schwerpunktmäßig in Wuppertal, die Werkstoffexperten in Bochum sowie die Praktiker von TKM sowie der Heinz Berger Maschinenfabrik.

Der etwas sperrige Titel des Projekts „Knowledge Discovery in der Produktion – Intelligente Optimierung der Produktion formgeschliffener Produkte mittels Knowledge-Discovery-Methoden“ – kurz: KnowDiPro – ist im familiengeführten Remscheider Unternehmen TKM Group in ein größeres Forschungsgeflecht eingebunden. „Wir haben verschiedene Projekte angestoßen, die mit Maßnahmen im Bereich der Digitalisierung und Automatisierung der Fertigung zu Ressourceneffizienz und Umweltschonung beitragen sollen.“

Bei KnowDiPro gehe es speziell darum, die Messerproduktion zu optimieren. Aufgezogen wird das Projekt rund um Kreismesser – die sind in der Industrie beispielsweise dafür zuständig, die sogenannten Mutterrollen des Toilettenpapiers auf haushaltsübliche Maße zu schneiden. „Es gibt viel Optimierungspotenzial“, sagt Tutsch. „So gibt es viele Schleifprozesse, bei denen viel Material runtergeschliffen wird.“ Einerseits sei hier die Menge zu verringern, andererseits das Metall weiterzuverwenden. Tutsch: „Jedes Messer soll individuell optimiert werden, und zwar in jedem Produktionsschritt. Das beginnt schon mit dem Härten des eingesetzten Werkzeugstahls, das sehr energieintensiv ist.“ Gerade an diesem Punkt sei dann die Bochumer Expertise von entscheidender Bedeutung. Sei der Stahl individuell analysiert, lassen sich die benötigten Härteparameter jedes Messers anpassen. „Wir gewinnen dadurch Prozessstabilität“, sagt Paffrath: Fehler werden stärker vermieden oder früher erkannt.

Es gebe zwar bereits viele Anbieter auf dem Markt, die sämtliche Informationen der einzelnen Produktionsschritte sammeln können. Dann hake es aber immer daran, was am Ende aus diesen Informationen zu gewinnen sei. Paffrath: „Das wollen wir technologisch erfassen, und zwar mit dem geballten Fachwissen der Werkstofftechnik und Informatik.“

„Jedes Messer soll individuell optimiert werden, und zwar in jedem Produktionsschritt.“
Prof. Dietmar Tutsch, Bergische Universität Wuppertal

Im ersten Schritt des Projekts, das auf drei Jahre angelegt ist, versuchen die Projektteilnehmer, Optimierungen rund um Kreismesser zu bewerkstelligen. „Langfristig“, sagt Tutsch, „ist das hochkomplexe Thema so ausgelegt, dass es auf andere Produktarten übertragen werden kann“. Das Land NRW fördert das Projekt im Rahmen des „Progress.NRW“-Programms mit dem Ziel, auch andere Unternehmen an den Ergebnissen partizipieren zu lassen.

Der Partner im Bereich des Maschinenbaus, die Heinz Berger Maschinenfabrik, soll dann im Wissenstransfer zur Industrie dafür sorgen, dass kleine und mittelständische Unternehmen von den Fortschritten profitieren können. Tutsch: „Die Methoden wollen wir letztlich auch in anderen Projekten einsetzen. Die Hoffnung ist sehr groß, dass am Ende viele Firmen und Unternehmen Vorteile daraus ziehen können.“ Die Schneidwaren- und Werkzeugindustrie, die das Bergische Land prägt, solle insgesamt profitieren.

Projektpartner

Am Projekt arbeiten seitens der Industrie die TKM GmbH als Konsortialführer um Thomas Meyer sowie Dr. Kai Uwe Paffrath als Projektleiter sowie die Heinz Berger Maschinenfabrik GmbH & Co. KG um Dr. Andreas Groß und Projektleiter Jörg Nussbaum. Die wissenschaftliche Ausführung liegt beim Lehrstuhl für Automatisierungstechnik/Informatik in Wuppertal um Prof. Dietmar Tutsch und dem Lehrstuhl für Werkstofftechnik um Prof. Sebastian Weber in Bochum.

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