It's OWL-NoVHoW – Neuartiger selbst-optimierender Vorschub für das Hochleistungsbohren von direkt angetriebenen Werkzeugen im mechatronischen CNC-Systembaukasten

Bauteile für die Möbelproduktion werden automatisiert gefertigt. Zum Bohren von Löchern in die Holzbauteile werden derzeit Holzbearbeitungsmaschinen mit Bohrköpfen verwendet, die aus mehreren Antriebswellen, sogenannten Bohrspindeln, bestehen. Diese sind bislang unflexibel, wartungsintensiv und verbrauchen viel Energie, da immer alle Bohrspindeln gleichzeitig angetrieben werden, auch wenn für einen Bohrprozess nur einzelne Spindeln benötigt werden. Darüber hinaus müssen diese für unterschiedliche Bauteile immer neu eingestellt werden. Der Bohrprozess beeinträchtigt daher die Produktivität des gesamten Fertigungsprozesses. Um die Qualität und Effizienz zu steigern, müssen die Bohrvorgänge intelligenter und flexibler gestaltet werden. Dazu müssen sich die Spindeln automatisch an das jeweilige Bauteil anpassen und einzeln angetrieben werden können.

Ziel des Forschungsprojekts ist die Entwicklung von selbstoptimierenden, intelligenten Antrieben für die Möbelproduktion, die einen individuellen Einsatz jeder einzelnen Bohrspindel und eine Anpassung an das zu bearbeitende Holzbauteil ermöglichen.

Dazu werden die Bohranwendungen in bestehenden Holzbearbeitungsmaschinen in Hinblick auf wichtige Einflussfaktoren, wie Werkzeuggeometrie, Drehzahl, Vorschubgeschwindigkeit, Material, Bohrtiefe und Bohrungsqualität analysiert. Daraus werden Anforderungen an selbstoptimierende Bohrprozesse spezifiziert. Auf dieser Grundlage wird ein Demonstrator für die Modellierung eines intelligenten Antriebs entwickelt, in dem die o.g. Parameter verändert, getestet und optimiert werden. Die Integration von Sensoren ermöglicht die Analyse des Bauteils, worauf eine automatische Einstellung der optimalen Bohrprozessparameter durch die Steuerung erfolgt. Der intelligente Antrieb wird in ein analytisches Prozessmodell für das Bohren von Holz und Holzverbundwerkstoffen überführt und seine Leistungsfähigkeit in einer Holzbearbeitungsmaschine validiert.

In diesem erstes Projekt wurden die Voraussetzungen geschaffen, die Produktivität von Holzbearbeitungsmaschinen zu verdoppeln sowie die Qualität und Genauigkeit des Bohrprozesses zu verbessern. Der Energieverbrauch und der Aufwand für die Anpassung der Bohrköpfe an unterschiedliche Bauteile können signifikant reduziert werden. Die Anwendungen können auf weitere Holzbearbeitungsprozesse, wie das Fräsen und Sägen, übertragen werden. Das erarbeitete Prozessmodell ist somit Grundlage für eine neue Generation von Maschinen- und Anlagenkonzepten für die Möbelproduktion in Deutschland.

Siehe Nachfolgerprojekt It'sOWL-MaHaBo