Obwohl Unternehmer heute das Potenzial der künstlichen Intelligenz zur Steigerung ihrer Wettbewerbsfähigkeit erkennen, sind viele risikoscheu und zweifeln an der Zuverlässigkeit von KI-Lösungen. Das Fraunhofer-Institut für Entwurfstechnik Mechatronik (IEM) will Vertrauen in Systeme der künstlichen Intelligenz aufbauen. Sein Team hat KI- und Steuerungstechnologie kombiniert, um ein absolut zuverlässiges System zu schaffen: den RoboGrinder, eine Schleifmaschine, die bis zu 40 % des Mahlvorgangs eliminiert.

Die Fraunhofer-Gesellschaft, am 26. März 1949 von Vertretern aus Wirtschaft und Wissenschaft, dem Freistaat Bayern und der Bundesrepublik Deutschland in München gegründet, verfügt über 76 Institute und Universitäten in Deutschland, die sich auf verschiedene Anwendungsfelder der Forschung spezialisiert haben und führend und führend sind rund 30.000 Beschäftigte, hauptsächlich Ingenieure und Naturwissenschaftler. Pionier in innovativen Produkten, Inhaber vieler Patente. 70 % seines Einkommens stammen aus Verträgen mit Industriellen oder bestimmten Verträgen mit der Regierung.

Fraunhofer-Institut für Entwurf mechatronischer Systeme

Mechatronik ist eine synergetische und systemische Kombination aus Mechanik, Elektronik, Automatisierung und Echtzeitrechnen. Es wird in allen wichtigen Industriezweigen eingesetzt: Transportwesen, Konsumgüter, Investitionsgüter … Roboter, autonome Fahrzeuge, ABS, Festplatten, intelligente Waschmaschinen … sind Beispiele für mechatronische Systeme.

IEM-Forscher Fraunhofer hat sich zum Ziel gesetzt, Skepsis entgegenzuwirken und Vertrauen in künstliche Intelligenz aufzubauen, insbesondere durch Technologien zur Steuerung dieser Systeme.

Steven Koppert, Leiter der Trusted Machine Intelligence Group am Fraunhofer IEM, erklärt:

„Wir kombinieren bewährte Steuerungstechnik mit neuer künstlicher Intelligenz. Während viele Steuerungstechnologien auf analytischen und zuverlässigen physikalischen und mathematischen Modellen basieren, verlässt sich die zunächst wenig zuverlässige künstliche Intelligenz neben der Lösung kreativer Aufgaben meist ausschließlich auf Daten. »

RoboGrinder: Intelligente Schleifmaschine des Fraunhofer Instituts IEM

RoboGrinder ist ein anschauliches Beispiel für die Zuverlässigkeit automatisierter Systeme, die KI integrieren. Entworfen hat es das Institut für den Maschinenbauer Düspohl.

Bis dahin werden Profilwickelrollen, die eine sehr komplexe Form haben und häufig gefräst werden müssen, dort manuell gefräst, da eine Automatisierung nur mit Steuerungstechnik für Gummimaterialien nicht ohne weiteres möglich ist. Tatsächlich sind Walzenmaterialien so elastisch, dass sie nach dem Fräsen zurückprallen, ein Verhalten, das sehr schwer zu modellieren und in regelungstechnische Ansätze zu integrieren ist. Während man denken könnte, dass eine Vervielfachung des Mahlprozesses es einfacher machen würde, wird der Prozess auf der anderen Seite ineffizient. Außerdem kann sich die Oberflächenqualität der Walzen bei mehreren Fräsvorgängen verschlechtern. Der Einsatz von KI löst dieses Problem.

Steven Koppert erklärt:

„Wir dokumentieren bei jedem Fräsvorgang alle auftretenden Fräsfehler und trainieren damit Modelle der künstlichen Intelligenz – gerade bei Feinjustierungen übernimmt die KI die Korrektur. Im Vergleich dazu fungiert die Leittechnik als Leitplanke, während künstliche Intelligenz dafür sorgt, dass Kurven optimal umfahren werden. »

Damit lässt sich der Prozess erstmals zuverlässig automatisieren. Profilbeschichter aus der Baukomponenten- und Möbelindustrie können in wenigen Minuten Teile selbst in ihren Werken nachbauen, Prototypen mit Abmessungen von nur einem mal zwei Meter.

Uwe Wagner, Geschäftsführer von Düspohl, sagte:

„Unsere Kunden aus der Baukomponenten- und Möbelindustrie produzieren mit unseren Maschinen eine Vielzahl unterschiedlicher Designs und Bauteile. Gleichzeitig müssen sie schnell und unkompliziert auf die Umstände neuer Aufträge reagieren können. Daher werden intelligente Zählsysteme zu einem wesentlichen Bestandteil der Automatisierung. »

Reduzierung des Mahlvorgangs um bis zu 40 %

IEM Fraunhofer-Forscher begannen damit, den Fräsprozess digital abzubilden. Laut den Forschern „ Der RoboGrinder kann beim Nachschärfen von einer ungefähren Größe auf eine bestimmte Größe 15 % der Fräsvorgänge einsparen. Noch deutlicher werden die Vorteile beim Nachschärfen gebrauchter Walzen, wo der Schleifprozess direkt an sensiblen Stellen stattfindet – das Nachschärfen muss also sehr sorgfältig erfolgen, um nicht zu viel Material zu verschwenden. »

Steven Koppert sagt:

„Mit Digital Twinning konnten wir zeigen, dass wir bis zu 40 % des Fräsprozesses einsparen können. »

Dank RoboGrinder: Die vorgegebene Größe wird eingehalten, die Form des Teils wird vom Laserscanner selbstständig erkannt und als weiterer Vorteil ein sehr schneller automatischer Bearbeitungsprozess

Derzeit führen die Forscher parametrische Studien durch und arbeiten unter anderem an konstruktionsbezogenen Fragestellungen. Der erste Prototyp des RoboGrinder wird Ende Mai auf der Hannover Messe präsentiert.