Digitalisierung in der Kautschukverarbeitung
Die Kautschukfertigung basiert heutzutage noch stark auf händischen Produktionsschritten und Erfahrungswerten des eingesetzten Fachpersonals. Durch Digitalisierung und Künstliche Intelligenz bieten sich Potenziale für eine effizientere Produktion sowie Wettbewerbsvorteile für die deutsche Kautschukindustrie.
In der klassischen Kautschukverarbeitung ist auch zu Zeiten von Industrie 4.0 der Einsatz handwerklichen Personals weiterhin hoch. Dieser Wirtschaftszweig weist somit ein hohes Potential bezüglich einer Automatisierung von Arbeitsabläufen auf.
Oft ist die Qualität des Endproduktes jedoch stark von den Erfahrungswerten der langjährigen Mitarbeiter/innen aus den unterschiedlichsten Disziplinen abhängig. Insbesondere beim Einsatz von Naturkautschuk, einem nachwachsenden, aber häufig nicht spezifizierten Rohstoff, kommt es oft zu Schwankungen in der Verarbeitung.
In diesem Forschungsprojekt sollen das Wissen und die Erfahrung der Mitarbeiter/innen genutzt werden, um vorhandene und experimentell zu bestimmende Prozessdaten zu sammeln, auszuwerten und anschließend zu digitalisieren.
Als Beispielprozess aus der Gummiindustrie ist die Verarbeitung von Kautschukmischungen mittels der Einschneckenextrusion gewählt worden. Die Prozesskette beginnend bei den Rohstoffen und endend beim fertigen Gummibauteil unterteilt sich ähnlich wie beim Backhandhandwerk in viele Teilschritte. Wesentlich sind die Auswahl an Zutaten, das Mischen, das Walzen, die Formgebung, das Vulkanisieren („Ausbacken“) und anschließend die Produktkontrolle. Entlang dieser Verarbeitungsschritte werden viele Daten erhoben, zum Beispiel direkte Maschineneinstellungen wie Drehzahl, Schnecken- und Zylindertemperatur oder indirekte Maschinendaten wie Kautschuktemperatur, Druck und Leistung.
Um eine Verknüpfung all dieser Daten aus den unterschiedlichsten Disziplinen von Prozesstechnik, Logistik, Chemie, Physik und Mathematik (Simulation) zu vereinen, werden die bestehenden Sprachgebräuche jeder einzelnen Disziplin in eine gemeinsame einheitliche Sprache überführt. Über Echtzeit-Vernetzung aller beteiligten Maschinen wird es so möglich, näher am Qualitätsoptimum zu produzieren, dem zunehmenden Fachkräftemängel entgegen zu treten und insgesamt den Hochtechnologiestandort Deutschland in der Kautschukverarbeitung deutlich zu stärken.