Ein Test unter realen Bedingungen mit validierten Daten und nachweisbaren Vorteilen
Im Rahmen des Proof of Concept (PoC) bei Bosch konnte Manukai seine KI-Lösung erfolgreich in einer hochautomatisierten Fertigungsumgebung testen – obwohl der Automobilzulieferer seine Prozesse über Jahrzehnte hinweg perfektioniert hat.
Die Bosch-Gruppe aus Deutschland ist nicht nur einer der weltweit führenden Automobilzulieferer, sondern auch ein wichtiger Förderer der Start-up-Szene, insbesondere in den Bereichen künstliche Intelligenz, Deep Tech und Digitalisierung. Damit ist sie der ideale Partner für Manukai, ein Spin-off der ETH Zürich, das mit dem Ziel gegründet wurde, die Produktion intelligenter zu gestalten.
Sie haben sich über das „Bosch Startup Harbour“-Programm kennengelernt:
„Uns wurde die Möglichkeit geboten, gemeinsam mit Bosch einen Proof of Concept durchzuführen. Für uns war dies eine perfekte Gelegenheit, zu zeigen, dass unsere Lösung erfolgreich in der Serienproduktion eingesetzt werden kann, um bestehende Programme zu optimieren,“
erklärt Dr. Pascal Weber, Geschäftsführer von Manukai.
Täglich werden Tausende von Bauteilen mit höchster Präzision gefertigt
An ihrem Standort in Homburg fertigt die Robert Bosch GmbH Einspritzdüsenhalter für Common-Rail-Systeme für eine Vielzahl von Kunden und Fahrzeugmodellen – täglich Tausende davon, und das mit höchster Präzision: Das Bohren langer, tiefer Löcher gehört hier zu den Kernkompetenzen.
„Das sind Bauteile, die wir seit über 20 Jahren in einer Vielzahl von Ausführungen herstellen – für unterschiedliche Druckstufen und aus verschiedenen Werkstoffen,“
sagt Christian Scholl, der das Kompetenzzentrum leitet.
Diese Vielfalt bedeutet auch, dass jede Variante eine neue Programmierung der CNC-Maschinen erfordert. Die Programmierer in den Werken verfügen über langjährige Erfahrung und äußerst fundierte Kenntnisse des Prozesses. Sie wissen, wann und wo bereits etwas Ähnliches programmiert wurde, greifen dann auf vorhandene Code-Schritte zurück und passen diese an das neue Bauteil an.
Schwerpunkt: Produktionsoptimierung
Manukai geht davon aus, dass alle in einer Fabrik hergestellten Teile bis zu einem gewissen Grad repetitiv sind, unabhängig davon, ob es sich um die Bearbeitung von Bohrungen, Taschen, Gewinden, Konturen oder bestimmten Oberflächen handelt. Mithilfe künstlicher Intelligenz identifiziert Manukai ähnliche Geometrien und vergleicht diese mit allen bisherigen Projekten, um Aspekte der Produktion zu standardisieren, zu optimieren und zu automatisieren.
„Wir haben das Potenzial erkannt, das in der Lösung von Manukai steckt. Deshalb haben wir uns entschlossen, das Optimierungspotenzial in der Großserienfertigung und beim Programmvergleich zu analysieren.“
sagt Christian Scholl.
Und Pascal Weber fügt hinzu:
„Für uns war die Zusammenarbeit ein idealer Proof of Concept: Die Identifizierung von Verbesserungspotenzialen in einem so ausgereiften Prozess wie dem von Bosch wäre der beste Beweis für die Leistungsfähigkeit unserer Lösung.“
Unabhängigkeit des Einzelnen
Manukai geht eine weitere zentrale Herausforderung bei der CNC-Programmierung an: die starke Abhängigkeit von einzelnen Experten und das Fehlen eines standardisierten, datengestützten Rahmens für die Prozessoptimierung. Bei Bosch Power Solutions erfolgt die Programmpflege zudem größtenteils manuell, und die Leistung verschiedener Programme lässt sich nicht automatisch vergleichen.
Die zentrale Frage lautete daher: Wie kann die KI-gestützte Technologie von Manukai das Know-how von NC-Programmierern erfassen und systematisieren und so eine kontinuierliche Verbesserung ermöglichen? Dies würde sich aus der Automatisierung der Programmierung ergeben und damit zu erheblichen Kosten- und Effizienzgewinnen bei den Bearbeitungsprozessen führen. Ziel der Studie war es daher zu untersuchen, welche Optimierungen bei den wichtigsten Produktionsparametern erzielt werden könnten – insbesondere im Hinblick auf die Steigerung der Prozessgeschwindigkeit.
Ein Vergleich der geometrischen Eigenschaften zeigt Einsparpotenziale auf
Im Gegensatz zu herkömmlichen Programmen durchsucht Manukai nicht nur den Code-Text, sondern auch die 3D-Daten und geometrischen Eigenschaften, wie beispielsweise eine bestimmte Bohrung. Die Varianten werden miteinander verglichen, und das Programm schlägt nicht nur Optimierungsmöglichkeiten vor, sondern generiert auch direkt den entsprechenden CNC- oder CAM-Code, der sofort verwendet werden kann.
Im Rahmen des Proof of Concept (PoC) stellte Bosch ein Referenzbauteil mit hohem Produktionsvolumen zur Verfügung. Manukai analysierte daraufhin dessen 3D-Daten aus rund 20 Jahren Produktion. Als optimaler Produktionsparameter wurde die höchste Vorschubgeschwindigkeit für ein prozesssicheres Bauteil ermittelt.
Dadurch wurde deutlich, wo bei den NC-Programmierprozessen von Bosch Optimierungspotenzial bestand, um die Bearbeitungszeit zu verkürzen und die Programme zu standardisieren.
Der Proof of Concept hat somit deutlich gemacht, dass selbst in einer nahezu optimierten Umgebung noch Spielraum für Feinabstimmungen durch KI-gestützte NC-Programmierung besteht und dass – sofern die Lösung umgesetzt wird – langfristig auch Kosteneinsparungen erzielt werden könnten.
„Natürlich haben wir schon in der Vergangenheit A/B-Vergleiche durchgeführt. Aber mit Manukai konnten wir dies zum ersten Mal systematisch und umfassend umsetzen“,
sagt Christian Scholl zufrieden.
Effizienz dank künstlicher Intelligenz und menschlicher Erfahrung
Auch Dr. Pascal Weber von Manukai zeigt sich zufrieden mit der erfolgreichen Zusammenarbeit:
„Wir konnten zeigen, dass sich unsere KI-gestützte NC-Programmiertechnologie nahtlos in die Praxis integrieren lässt. Über die unmittelbaren Produktivitäts- und Kostenvorteile hinaus schafft sie einen skalierbaren Rahmen für die Prozessstandardisierung, den Wissensaustausch und die standortübergreifende Optimierung.“
Manukai ist kein Ersatz, sondern eine Ergänzung zur menschlichen Intelligenz und Fachkompetenz: Erfahrene Programmierer erkennen anhand der verglichenen Codes das Potenzial, um wiederkehrende Prozesse zu optimieren und dadurch die Produktion insgesamt effizienter zu gestalten.
Was ist Manukai?
Manukai löst ein zentrales Problem bei der Zerspanung: sich wiederholende Arbeitsschritte bei der CNC-Programmierung. Auf der Grundlage historischer Daten schlägt die KI-Lösung bewährte Bearbeitungsstrategien vor, passt diese an das neue Bauteil an und erstellt automatisch die entsprechenden Bearbeitungsschritte.
Dadurch lassen sich die Programmierzeiten erheblich verkürzen, insbesondere bei Varianten und Teilen mit geometrisch ähnlichen Merkmalen. Die Analyse bereits abgewickelter Aufträge ermöglicht es, CNC-Programme im Hinblick auf Teilequalität und Effizienz zu optimieren.
Ein weiterer Vorteil ist die Standardisierung: Manukai fungiert als Wissensdatenbank und macht implizites Know-how und Erfahrungen für alle Mitarbeiter im Unternehmen zugänglich – ein enormer Beschleuniger, beispielsweise bei der Einarbeitung neuer Mitarbeiter.
Manukai läuft lokal, lässt sich nahtlos in bestehende Softwareumgebungen integrieren, ist systemunabhängig und kann innerhalb weniger Stunden implementiert werden.
Während sich dieses Projekt auf die Optimierung bestehender NC-Programme konzentrierte, eignet sich Manukai auch für die Erstellung neuer NC- und CAM-Programme.
