09/04/2018
Door Ad Spijkers
Om fouten in de industriële productie vroegtijdig te herkennen, meten sensoren in machines en installaties of alles zonder problemen verloopt. In het algemeen worden de data echter decentraal en met vertraging geëvalueerd. 5G moet daar verandering in brengen.
De 5G standaard voor mobiele communicatie maakt het mogelijk een directe real-time draadloze meting uit te voeren. Samen met Ericsson biedt het Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie (IPT) in Aken een testomgeving voor 5G-toepassingen in een industriële omgeving. Op de Hannover Messe tonen de partners de mogelijkheden aan de hand van de productie van onderdelen voor vliegtuigmotoren (hal 17, stand C24).
Turbineschoepen
Turbines voor vliegtuigen produceren is tijdrovend en duur. Alleen al de vervaardiging van de turbineschoepen kan tot 200 000 euro kosten. Hier gelden de hoogste veiligheids- en kwaliteitsnormen. Computergestuurde gereedschapmachines moeten zodanig worden geprogrammeerd dat de onderdelen exact volgens de bouwtekening worden gemaakt. De kwaliteitsanalyse gebeurt in de regel decentraal en met vertraging. Met name de eigentrilling van de schoepen tijdens de productie is een probleem. Hierdoor kan de kwaliteit verminderen, die na afloop van het proces moeizaam met de hand moet worden gecorrigeerd.
De combinatie van de nieuwste sensortechnologie en hoge data-overdrachtsnelheden, zoals het toekomstige 5G mobiele standaard die biedt, belooft een oplossing voor het probleem te worden. In het geval van de schoepenproductie heeft het instituut een speciaal ontwikkelde sensor direct op het onderdeel aangebracht. Deze draagt de trillingsspectra van de schoep via 5G met een latentie van maximaal 1 ms over naar de software. Deze herkent direct of de trillingen boven een toelaatbaar normaal niveau komen of kritische grenzen bereiken, en past dan onmiddellijk het productieproces aan. Bovendien kan dankzij de snelle data-overdracht een digitale tweeling worden gevormd, die een onderdeel weergeeft.
Op de Hannover Messe sturen de onderzoekers het trillingsspectrum van een gefreesd schoeponderdeel met de 5G technologie direct van de sensor op een beeldscherm. De productie van schoepen is echter maar één van de vele mogelijke toepassingen, maar door hun complexiteit is dit proces heel geschikt als demonstratiemodel.
5G vanaf 2020
Voorbeelden zoals de productie van schoepen maken duidelijk dat de fabriek van de toekomst niet zonder 5G kan. De nieuwe standaard moet vanaf 2020 worden ingevoerd. Behalve geringe vertragingen belooft deze technologie data-overdrachtsnelheden tot 10.000 Mb/s en wordt het mogelijk om in dicht opeen geplaatste radiocellen een veelheid aan apparaten gelijktijdig te gebruiken. De 5G-technologie maakt het gebruik van draadloze sensorverbindingen voor real-time data-analyse en een adaptieve regeling met korte reactietijen mogelijk.
Voor de aanbieders van mobiele netwerken wordt het verder verkleinen tot 2020 de grootste uitdaging, indien mogelijk ter grootte van een laptop, smartphone of chip. De taak van de onderzoekers is de daarvoor noodzakelijke meet- en regeltechniek te ontwikkelen.