“Digitalisering, kunstmatige intelligentie, elektromobiliteit en 3D-printen zijn de thema’s die de branche momenteel bewegen”, vertelt Peter Leibinger, Chief Technology Officer (CTO) bij Trumpf tijdens de Intech in Ditzingen (D). De machinebouwer, die ook steeds meer richting de softwarekant beweegt, liet tijdens de Intech een aantal voorbeelden zien van kunstmatige intelligentie in plaatbewerking en lasertechnologie.
Kunstmatige intelligentie in plaat en laser
“Tot wel dertig procent meer output met digitalisering”
“Digitalisering is een belangrijk thema voor Trumpf. Onze klanten, gemiddeld gezien bedrijven in de grootte van vijftig werknemers en tien machines, kunnen niet alleen de digitaliseringsslag maken. Ze hebben een partner nodig die standaard oplossingen kan leveren om data uit het productieproces te verzamelen, te verwerken en toe te passen. Om dat te realiseren zijn we nu al enkele jaren bezig om oplossingen te ontwikkelen onder de naam TruConnect. Software ontwikkeling binnen Trumpf is dan ook sterk gegroeid. Onze investeringen in ICT zijn in een paar jaar tijd verdrievoudigd: we investeren op dit moment 27 miljoen euro per jaar”, vertelt Mathias Kammüller, Chief Digital Officer bij Trumpf. Als voorbeeld van een gedigitaliseerde fabriek noemt hij de Smart Factory van Trump in Chicago. Hier zijn alle machines in een netwerk verbonden en worden de vele productiedata samengebracht en overzichtelijk gemaakt. Volgens Trumpf kunnen klanten met een gedigitaliseerde fabriek hun productie-output tot wel dertig procent verhogen. Menko Eisma, Directeur van Trumpf Nederland vult aan: “Een verbonden fabriek is voor iedereen interessant, van kleine tot grote bedrijven. Een grote automobielfabrikant gebruikt onze Axoom
oplossing, maar ook kleine bedrijven profiteren van transparantie in het productieproces. Bij digitalisering gaan we altijd uit van klantproblemen. Daar ligt de focus en niet op wat maakbaar is. De TruConnect software is daarom opgedeeld in kleine onderdelen, zodat klanten stapsgewijs aan de slag kunnen met het aanbrengen van structuur in hun productie.”
KUNSTMATIGE INTELLIGENTIE IN PLAAT
Tijdens de Intech presenteerde Trumpf een voorbeeld van kunstmatige intelligentie in de plaatbewerking. De TruLaser Center 7030, een bewerkingsmachine die de visie van Trumpf rondom efficiëntie in het laserbewerkingsproces volledig weergeeft, was uitgerust met een oplossing waarmee de machine nog zelfstandiger kan werken. De volautomatische TruLaser Center 7030 is ontwikkeld om alle handelingen binnen het lasersnijproces automatisch te laten verlopen. De machine snijdt, ontlaadt en sorteert onderdelen volautomatisch. Het kan de gesneden delen, die in een bijna eindeloos assortiment van vormen, maten en diktes komen, op verschillende manieren uit de plaat verwijderen met behulp van zuignappen en pennen. De Trulaser Center 7030 heeft meer dan 2.500 zuignappen en 180 pennen beschikbaar om onderdelen uit het schrootskelet te verwijderen, maar het komt bij sommige delen voor dat ze klemmen in het skelet. In dat geval kan de machine autonoom beslissen om het proces te herhalen. De pennen worden dan op een andere manier gebruikt om het deel uit de plaat te drukken. Bijvoorbeeld door op een andere locatie op het deel meer druk te zetten. De kunstmatige intelligente die Trumpf in de machine heeft gebracht, maakt dat deze methode nog efficiënter werkt. Wanneer het verwijderen van delen bij de eerste poging mislukt maar vervolgens slaagt, levert dit data op. De kunstmatige intelligentie analyseert en vergelijkt deze gegevens in een geautomatiseerd en gecentraliseerd proces. De resultaten van deze gegevensvergelijking kunnen vervolgens worden overgedragen van de ene machine naar alle andere machines van hetzelfde type. Op deze manier leren de andere machines de beste manier om een vergelijkbaar onderdeel bij de eerste poging te verwijderen. Naarmate er meer en meer data wordt verzameld, wordt het proces continu verbeterd. “Kunstmatige intelligentie vraagt om kleine laserdioden voor sensoren. De overname van Philips Photonics eind 2018 opent nieuwe kansen, waarmee we ons assortiment in digitale oplossingen verder kunnen uitbreiden”, aldus Leibinger. “De laserdiodes van Philips worden namelijk gebruikt in toepassingen voor digitale gegevensoverdracht en sensoren. Philips Photonics, nu Trumpf Photonics, brengt kennis en oplossingen waar Trumpf in deze digitaliseringstransitie behoefte aan heeft.”
“ONZE INVESTERINGEN IN ICT ZIJN IN EEN PAAR JAAR TIJD VERDRIEVOUDIGD”
ZELFLERENDE KWALITEITSCONTROLE
De Duitse industrie kijkt over het algemeen wat huiverig tegen e-mobiliteit aan. Dat geldt echter niet voor Trumpf. Zij zien dat er veel onderdelen in elektrische auto’s, zoals de accu’s en de elektromotoren, met een laser worden samengesteld. Door de zware accupakketten zal de vraag naar lichtgewichte chassisdelen en andere componenten tevens groeien. Ook daar speelt de laser een belangrijke rol. Daarnaast zal door de sterke groei van e-mobiliteit de manier waarop tijdsintensieve onderdelen geproduceerd worden, moeten veranderen. Zo maakt een nieuwe techniek het mogelijk om efficiënter elektromotoren te maken; door het tijdrovende proces van het opwikkelen van dikke koperdraad rond de spoelen te vervangen.
Met de nieuwe zogenaamde ‘hairpin’ methode wordt met behulp van een persluchtpistool een rechthoekig koperdraad, vergelijkbaar met een haarspeld (hairpin), in de stator geplaatst. Een laser last vervolgens de draden aaneen, waardoor een spoel ontstaat. Traditionele visionsystemen bepalen de positie van de haarspeld om precies het juiste laspunt voor de laser te vinden. De kwaliteit van de lassen kan echter variëren en als een laspunt niet aan de vooraf gedefinieerde criteria voldoet, moet de motor van de lijn worden verwijderd. Om deze kwaliteitscontrole uit te voeren liet Trumpf nog een toepassing zien van kunstmatige intelligentie, maar dan in de vorm van deep learning.
De R&D-afdeling van Trumpf ontwikkelt momenteel een kunstmatig systeem om de laspunten autonoom op kwaliteit te controleren. Een methode die de ingenieurs gebruiken om de kunstmatige intelligentie te leren, is door duizenden afbeeldingen met laspunten die binnen en buiten het vooraf gedefinieerde tolerantiebereik liggen, te markeren met een computer. Dit verstaat Trumpf onder deep learning. De kunstmatige intelligentie leert van het proces en maakt aan de hand daarvan procedures en regels die het vervolgens kan gebruiken om te bepalen of een laspunt binnen de vereiste toleranties valt. Als een laspunt niet voldoet aan de gedefinieerde criteria, genereert de software een melding zodat het onderdeel uit de productielijn wordt gehaald. Deze deep-learning toepassing zorgt niet alleen voor een consistent hoge laspuntkwaliteit, maar voorkomt ook tijdrovend handmatig werk, omdat werknemers niet langer elke las afzonderlijk hoeven te controleren.
De kunstmatige intelligentie van Trumpf is momenteel in een vergevorderde ontwikkelfase, maar nog niet commercieel beschikbaar.
ALS EEN LASPUNT NIET VOLDOET AAN DE GEDEFINIEERDE CRITERIA, GENEREERT DE SOFTWARE EEN MELDING, ZODAT HET ONDERDEEL UIT DE PRODUCTIELIJN WORDT GEHAALD
Veel tijd, geld en materialen besparen met 3D-printen
Tijdens de Intech werd nog maar eens duidelijk hoe groot Trumpf de kansen inschat voor 3D-printen. In een demoruimte, speciaal ingericht voor Additive Manufacturing, liet de machinebouwer een ruim aanbod aan 3D-metaalprinters, toebehoren en interessante werkstukken zien. Zoals gewoonlijk trok het onderwerp tijdens de Intech veel interesse van bezoekers. Toch geeft Trumpf aan dat het nog niet hard loopt met de adoptie van 3D-printen. “3D-printen is inmiddels wel ingeburgerd in de prototyping-, luchtvaart- en automobielsector, maar er zijn tal van andere industrieën die kunnen profiteren van deze additieve productietechnologie. De voordelen van 3D-printen zijn gigantisch maar de weg ernaartoe is nog een enorme uitdaging. Klanten moeten er tijd in steken en kennis opdoen van de mogelijkheden van 3D-printen. Ze moeten met deze techniek anders leren ontwerpen. Dan kan veel tijd, geld en materialen worden bespaard”, aldus Leibinger. Om de mogelijkheden te laten zien presenteerde Trumpf een aantal geprinte producten. Een opvallende verschijning was een schaalmodel van de ‘Fernsehturm’ (televisietoren) in Stuttgart. De toren van ruim 2,5 meter was in verschillende segmenten opgebouwd. Elk segment liet de voordelen zien van 3D-printen, zoals vrije contouren en ingebouwde functies, waardoor delen van de toren ook konden draaien.
