Am 31.12.24 endete das Projekt DIONE-X am Institut für Datenoptimierte Fertigung (IDF), in dem ein leistungsfähiges und sicheres Datenökosystem für die zerspanende Industrie entwickelt wurde.

Drehen, Bohren, Fräsen oder Schleifen: zerspanende Verfahren sind Schlüsselprozesse in der Fertigungsindustrie. Damit die hier verwendeten Maschinen, Maschinenbauteile und Sensoren stetig optimiert werden können, benötigen ihre Hersteller Produktionsdaten. Doch bisher ist der unternehmensübergreifende Datenaustausch innerhalb der zerspanenden Industrie oder auch zwischen Kundinnen und Kunden und Herstellern begrenzt. Gründe dafür sind ein fehlendes Vertrauen in bestehende Datenaustauschplattformen, die Sorge vor Verlust von Fachwissen und der Angst vor Abhängigkeiten.

Sicherer Datenaustausch nach Vorbild von GAIA-X
An diesem Punkt setzte das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderte Projekt DIONE-X an. In enger Zusammenarbeit mit führenden Unternehmen und Forschungseinrichtungen entwickelte das IDF ein offenes, aber sicheres Daten- und Serviceökosystem für die regionale zerspanende Industrie, dasauf den Prinzipien der europäischen Cloud-Initiative GAIA-X basiert. Dafür wurden Richtlinien und Standards erarbeitet, um einen offenen, aber sicheren Datenaustausch zwischen den Unternehmen entlang der gesamten Prozesskette der zerspanenden Industrie zu gewährleisten. Laut Prof. Dr. Schirmeier, Leiter des IDF, wurde die praktische Machbarkeit von GAIA-X-konformen Daten- und Serviceökosystemen im Projekt erfolgreich demonstriert: „In DIONE-X haben wir gezeigt, wie Unternehmen entlang der gesamten Prozesskette der Zerspanungsbranche Daten sicher teilen können – und so gemeinsam vom Mehrwert eines starken Wertschöpfungsnetzwerks profitieren.“

Ergebnisseaus drei Use-Cases
Die Umsetzbarkeit der digitalen Infrastruktur wurde in drei Anwendungsfällen getestet. Der erste Anwendungsfall umfasste eine Echtzeit-Überwachung von Verschleiß an Kugelwindgetrieben. Die entsprechenden Sensordaten wurden von mehreren Endanwendern gesammelt, was dazu führt, dass der Zustand der Komponenten besser eingeschätzt werden kann.
Bei dem zweiten Fall wurde die Prozesszuverlässigkeit während zerspanenden Verfahren überwacht, um die Qualität der hergestellten Teile zu sichern. Dies wurde mit Hilfe von prozesstauglichen Kennzahlen (KPIs) durchgeführt, die ebenfalls auf Sensordaten basieren. Dabei wurden Methoden zur teilweisen Anonymisierung und homomorpher Verschlüsselung erfolgreich umgesetzt.
In der Produktion ist ein effizienter Umgang mit Maschinen notwendig, um qualitativ hochwertige Ergebnisse zu erzielen. Der Austausch von Fachwissen zwischen Werkzeugherstellern und produzierenden Unternehmen ist allerdings häufig eingeschränkt. In dem dritten Anwendungsfall wurde daher ein KI-gestütztes Empfehlungssystem für optimierte Werkzeugeinsätze eingeführt.

Zu den wichtigsten Ergebnissen zählen außerdem die Erweiterung einer IoT-Plattform (Internet of Things-Plattform) zur Verbindung mit dem Datenökosystem sowie die Entwicklung eines Demonstrators. Letzterer umfasst eine Miniatur-Fräsmaschine mit IoT-Plattform und Datenökosystem-Verbindung, der autonom Verschleißdaten auswertet und Vorhersagen zu Werkzeugwechseln trifft.

Die Rolle des IDF bei DIONE-X
Bei der Entwicklung des Daten- und Serviceökosystems kam dem IDF gerade beim Schutz von sensiblen Daten und Geschäftsgeheimnissen eine besondere Rolle zu. Sensible Informationen, beispielsweise von produzierten Bauteilen, genutzten Werkstoffen oder über den Fertigungsprozess wurden durch eine Verschleierung der Daten im Programmcode (Obfuskation) geschützt. „Wir haben anhand konkreter Use-Cases demonstriert, wie durch den Einsatz von Obfuskation und Verschlüsselung ein sicherer und unternehmensübergreifender Datenaustausch ermöglicht werden kann“, bestätigt Manuel Götz, Projektleiter des DIONE-X-Teilprojekts. Gerade bei Auftragsarbeiten in der zerspanenden Industrie ist dieser Aspekt von oberster Priorität.

Die Zusammenarbeit zwischen Wirtschaftund Forschung war ein Schlüsselfaktor für den Erfolg dieses Projekts. Neben dem IDF war das Institut für Produktionsmanagement (PTW) der TU Darmstadt Forschungspartner. Aus der Wirtschaft kooperierten A1 Deutschland GmbH, Berger Holding GmbH & Co. KG, DECKEL MAHO Pfronten GmbH, DMG Mori, EIT Manufacturing Central GmbH, Gühring KG, KWS Kölle GmbH Werkzeugbau-Sonderfertigung, MUNSCH Chemie-Pumpen GmbH, pro-micron GmbH, Schubert Fertigungstechnik GmbH, Software AG. Weitere Partner waren ADAMOS GmbH (ADAMOS), Hessenmetall e.V., Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau e.V. (VDMA) und der Verein Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken e.V. (VDW)

Das IDF – Institut für Datenoptimierte Fertigung der Hochschule Kempten am Standort Kaufbeuren ist eine anwendungsorientierte, interdisziplinäre Forschungseinrichtung an der Schnittstelle zwischen Wissenschaft und Industrie. Als Technologietransferzentrum begleitet und unterstützt es Industriepartner bei der Prozessdaten-optimierten Fertigung und der Optimierung der Prozesskette durch Verfahren Künstlicher Intelligenz.

^{Foto; Abschlusstreffen von DIONE-X; Bildnachweis: EIT Manufacturing}