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访谈


第 10 卷- 2022 年 6 月刊
开发可靠和智能的深碾压工具



工程博士Oliver Maiß - ECOROLL研究、开发和设计负责人


工程博士Karsten Röttger - ECOROLL首席执行官


Florian Uhlich - 发展与数字转型


用于智能碾压工具的ECOsense数字装置


安装在机械碾压工具EG45-60M上的ECOsense


工具和新开发的手机应用程序之间进行蓝牙连接和数据传输

ECOROLL AG Werkzeugtechnik是一家生产用于机械表面处理工具的制造商。ECOROLL多年来一直开发和销售的机械和静液压碾压工具。今年,ECOROLL公司扩展了其产品组合,推出了机锤式强化工具,ECOpeen。在采访中,我们与ECOROLL的三位创新者就他们最新的创新--ECOsense技术进行了交流。正如首席执行官Karsten Röttger博士所描述的那样,ECOsense是一项面向未来商业模式的深碾压技术。通过ECOsense技术,ECOROLL实现了未来智能工厂的机械化表面处理。它测量碾压力,评估工序,并直接向客户发送信息。他们是如何开发ECOsense的,最初的动机是什么,未来的计划是什么,MFN与首席执行官Karsten Röttger博士、研发主管Oliver Maiß博士和数字化专家Florian Uhlich进行了讨论。

(?)MFN:Röttger先生,去年您的公司ECOROLL AG Werkzeugtechnik推广了一种用于深碾压工具的智能设备。您开始这项开发的动机是什么?

(!)K.R.:是的。去年,我们终于开始了我们新的ECOsense技术的推广工作。我个人的动机是想发明一个智能碾压工具,以帮助我们的客户获得更多关于他们的工艺和零件质量的信息。开始的时候,我尝试玩转这些小的Arduino套件,并为我的房子编程了一些自动装置。我发现这是一个相当简单的技术,但是却带来很大的好处。因此,我开始在ECOROLL与一些外部伙伴的合作中开发项目。但是我认为我们应该从头开始!

(?)MFN:是的。也许你可以先解释一下ECOsense是什么,然后我们再来讨论开发这个产品是否真的那么简单这个问题?

(!)K.R.:是的,当然可以。ECOsense是我们机械碾压工具上模拟仪表的数字替代品。通常情况下,对于表面质量或表面完整性,你需要知道要达到特定碾压效果的碾压力;例如,残余压应力或硬度。传统的机械碾压工具使用模拟仪表来测量弹簧挠度。正如我们都知道的,弹簧挠度导致了代表碾压力的弹簧力。ECOsense所做的,基本上是用一个数字仪表取代模拟仪表,但数字仪表是一个带有微控制器和一些传感器的小型计算机。我们可以检测碾压工序,识别工序为“不好”或者“好”,我们可以直接通过蓝牙将测量的碾压力传达给外部设备。但细节可以由我的员工来作更具体的解释。他们是这方面的专家,是他们开发的这个产品。

(?)MFN:好的,Ulich先生,作为ECOROLL公司数字产品的开发者,你能告诉我们更多一些关于这个产品的细节吗?

(!)F.U.:当然,通过使用校准曲线,我们将传感器信号从弹簧挠度转化为特定的碾压力。为此,每个工具都有自己的校准曲线。一个微控制器将信号计算成随时间变化的碾压力,并通过低能耗的蓝牙连接将数值传输到外部设备。我们已经存储了工序中的限制,例如微控制器上的最小和最大碾压力,因此我们可以评估工序是在必要的工序范围内还是超出了范围。对于每个工序,碾压力的较准曲线也被存储在ECOsense设备上。除了硬件之外,我们还开发了一个安卓系统的手机应用程序,它可以用于ECOsense和客户之间的沟通。在这个手机应用程序中,你可以获得所有存储在ECOsense上的工序,并将它们转移到你的移动设备上。最后,你可以得到你的生产线上每一道工序的文件。

(?)MFN:好的,我了解基本的技术了。看起来太真的对你的客户会有帮助。你能解释一下为什么你的客户特别需要这种技术吗?

(!)O.M.:与其他重要的机械表面处理抛喷丸强化相比,深碾压是一道几何定义的工序。这意味着我们有很多关于工艺的信息,只是通过描述工具的几何形状和碾压参数。然而,这些并不是所有会产生影响的变量。例如,对于平滑处理,ECOsense将在有助于缩短检查表面质量的时间。如果你为了让表面粗糙度达到一个特定的窗口值,必须对生产批次的每个零件进行测量时,当你对所有超出参数范围的工序进行自动检测,你将节省大量的时间。但是,更有用的是ECOsense对深碾压工序诱发残余压应力的作用。正如你所知道的,在不破坏零件的情况下测量残余应力是不可能的。当你需要知道残余应力的深度剖面分布时,为了保证你的零件有安全和可靠的功能,知道碾压力是至关重要的。深碾压中对表面完整性最重要的因素是碾压力。许多研究项目都已经确认了这一点。有了ECOsense,你将第一次能够记录每个零件的所有必要的工艺参数。

(?)MFN:那么ECOsense记录碾压力的方式有多敏感?

(!)F.U.:碾压力很关键,但是对变化不是很敏感。因此,我们每秒钟采样并发送十个碾压力的测量值。频率可以设置得更高,但为了延长电池寿命,我们选择10Hz的采样频率。此外,测量的力值被四舍五入到10N。这对我们测试系统的所有工序来说是足够的。

(!)K.R.:这是一个很好的观点。如你所见,我们试图在准确性和客户满意度或便利性之间找到一个平衡点。我们不希望有任何电线,所以这些工具可以在有多个刀具的车床和有刀具库的机床中使用。我最担心的是,由于需要更换电池,客户会不愿意使用该产品。最糟糕的情况是客户想使用该设备,却忘了对电池充电。最开始,我们的电池寿命只有8个小时。现在,ECOsense可以在不充电的情况下使用30天以上!

(?)MFN:安卓手机应用程序是访问数据的唯一方法吗?

(!)F.U.:不,这只是一个好的开端,但最终我们必须将该系统落实到未来的智能工厂、云系统和工业4.0标准中。因此,我们只是刚开发了一个网关,与ECOsense进行通信,并将数据接入一个网络界面。我们刚刚与几个客户开始了beta测试。

(?)MFN:您对该技术的目标是什么?

(!)O.M.:我们的首要任务是满足我们的客户。我们知道,记录碾压力是至关重要的,所以这意味着对我们的客户也是至关重要的。ECOsense为我们的客户提供每一个碾压部件的非常详细的文件。我们的第二个优先事项是开发更多的创新商业模式。我想这已经不是什么秘密了。工具和零件数字化的一个重要部分就是开发新的商业模式。例如,对我们来说,如果只需要为一个加工好的零件而不是为几个切削工具付费,那就太好了。这同样适用于深碾压,我们的客户想获得完成深碾压的零件,通常并不想为工具付费。我们都从SaaS(软件即服务)软件或SaaS产品中得知这一点。我们认为对所有人来说,应用PaaS--流程即服务--系统将是一个可持续而公平的解决方案。

(?)MFN:Röttger先生,这个关于产品开发和商业模式的想法,听上去是非常创新的。是什么让你如此肯定,这是正确的方式?

(!)K.R.:我非常确定:这是我们正在走的是一条正确的道路。Maiß先生也提到了这一点。关于气候变化、资源效率和机器安全;这些都可以归纳到同一个话题:可持续性。对于喷丸处理来说,深碾压是一道非常可持续的工序,它可以增加零件的使用寿命,减少零件的重量。这意味着零件在使用阶段将更有资源效率。为了在生产阶段实现同样的目标,循环经济可能是一个关键点。而通过销售工艺而不是工具,我们可以为我们的深碾压工具启动一个循环经济。因此,考虑到工业4.0、智能工厂和可持续制造的所有趋势,我真的确信,ECOROLL已经走上了通向未来的正确道路。

(?)MFN:谢谢大家的时间。最后一个问题是给你的,Röttger先生。在开始的时候,你提到整个微控制器是一个简单的技术。你现在对此有什么想法?

(!)K.R.:问得好,我希望你已经忘记了这个问题! 当然,这要比一开始看起来要复杂得多。玩转Arduino或Raspberry Pi很容易。建立一个可靠的产品则是另一回事。作为一家公司,我们在微控制器或软件开发方面没有太多的经验,但我认为我们在犯一些错误的同时学到了很多。但最终,我们开发了一个伟大的产品。

MFN感谢Karsten Röttger、Oliver Maiß和Florian Uhlich接受了这次采访



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