Intelligente Schneidsysteme Wie Edge-KI den Zuschnitt technischer Textilien optimiert

Bei der Verarbeitung hochelastischer technischer Textilien entscheiden Schnittgenauigkeit, Materialausnutzung und Produktionseffizienz über Qualität und Wirtschaftlichkeit. Herkömmliche Schneidsysteme stoßen dabei zunehmend an ihre Grenzen. Lesen Sie, wie Edge-KI und schnelle Netzwerkanbindungen den Zuschnitt optimieren können.

Technische Textilien für Sportbekleidung oder Fahrzeuginnenausstattungen stellen hohe Anforderungen an automatisierte Fertigungsprozesse. Insbesondere dehnbare Gewebe können sich während des Schneidens verschieben oder verformen. Gleichzeitig müssen komplexe Schnittmuster möglichst materialsparend auf der verfügbaren Stofffläche angeordnet werden. Bereits geringe Abweichungen beeinträchtigen die Produktqualität und erhöhen den Verschnitt.

Hinzu kommt die zunehmende Vernetzung der Produktion. Schneidanlagen sollen nicht länger isoliert arbeiten, sondern Auftragsdaten mit übergeordneten Fertigungssystemen austauschen und ihren Betriebsstatus kontinuierlich bereitstellen. Dafür benötigen sie sowohl lokale Rechenleistung als auch leistungsfähige Kommunikationsschnittstellen.

KI-Rechenleistung direkt an der Maschine

Ein europäischer Hersteller technischer Textilien setzt deshalb auf ein APEX-A100-Edge-KI-System von Innodisk sowie ein 10-GbE-LAN-Modul. Die kompakte, lüfterlose Plattform basiert auf dem Qualcomm Dragonwing IQ-9075 SoC und integriert CPU, GPU sowie dedizierte KI-Beschleuniger.

Zwei Hexagon-Tensor-Prozessoren ermöglichen eine KI-Rechenleistung von bis zu 100 TOPS bei dichter beziehungsweise 200 TOPS bei sparsamer Datenverarbeitung. Damit können anspruchsvolle KI-Workloads direkt an der Maschine ausgeführt werden, ohne sämtliche Daten zur Verarbeitung an zentrale Server übertragen zu müssen.

Für die Integration in die Schneidanlage wurden die mechanischen Abmessungen und das interne Layout des Systems kundenspezifisch angepasst. Der lüfterlose Aufbau erleichtert den Einsatz bei begrenztem Einbauraum. Die Plattform ist zudem für Vibrationen bis 3 G, Stoßbelastungen bis 30 G und Eingangsspannungen von 9 bis 36 V DC ausgelegt.

Präzision bei elastischen Materialien

Beim automatisierten Zuschnitt werden zunächst CAD-Daten in digitale Schnittmuster und anschließend in ausführbare Schneidbahnen umgewandelt. Dabei müssen Materialeigenschaften wie Dehnungsrichtung, Elastizität und zulässige Schnittorientierung berücksichtigt werden.

Die CNC-Steuerung setzt diese Vorgaben in Maschinenbewegungen um. Ein Vakuumsystem fixiert das Material auf dem Schneidtisch, während die Schnittgeschwindigkeit und Schneidkraft auf die jeweiligen Gewebeeigenschaften abgestimmt werden. Besonders anspruchsvoll ist das gleichzeitige Schneiden mehrerer Stofflagen, da hier zusätzliche Verformungen auftreten können.

Die lokale Rechenleistung des APEX-A100 schafft die Voraussetzungen, komplexe Verarbeitungsaufgaben unmittelbar an der Maschine zu unterstützen. So lassen sich die Anforderungen an präzise Schnittführung und effiziente Prozessabläufe in einer kompakten Systemarchitektur zusammenführen.

Weniger Verschnitt durch optimiertes Nesting

Ein weiterer Ansatzpunkt ist das sogenannte Nesting. Dabei werden Schnittmuster algorithmisch auf der verfügbaren Stofffläche angeordnet, um möglichst viele Teile aus einer vorgegebenen Materialmenge zu gewinnen.

Anders als bei einer rein geometrischen Optimierung müssen bei elastischen Textilien zusätzliche Randbedingungen berücksichtigt werden. Dazu zählen beispielsweise die Dehnungsrichtung, die Orientierung einzelner Schnittteile und notwendige Abstände zwischen den Schnittkonturen.

Das APEX-A100 unterstützt hierfür bis zu 36 GB LPDDR5X-Arbeitsspeicher. Damit stehen die notwendige Kapazität und Bandbreite für die Verarbeitung umfangreicher Schnittmuster- und Layoutdaten zur Verfügung. Eine optimierte Anordnung reduziert ungenutzte Zwischenräume und verbessert die Ausnutzung hochwertiger technischer Gewebe.

10-GbE verbindet Maschine und Fertigungssystem

Neben der lokalen Verarbeitung ist die Kommunikation mit dem Manufacturing Execution System (MES) entscheidend. Produktionsaufträge werden direkt an die Schneidanlage übertragen und Statusinformationen an die Fertigungssteuerung zurückgemeldet.

Dafür integriert Innodisk das EGPL-T203-LAN-Modul. Es stellt zwei 10-GbE-Anschlüsse im kompakten M.2-2280-Format bereit und wird über die Eingangs-Schnittstelle PCIe Gen 4x2 angebunden. Die Netzwerkerweiterung benötigt somit keine großformatige Zusatzkarte.

Durch die Verbindung von Maschinensteuerung und MES lassen sich die Arbeitsabläufe besser koordinieren, manuelle Datenübergaben reduzieren und Produktionszustände transparenter erfassen. Gleichzeitig ermöglicht die hohe Netzwerkbandbreite einen schnellen Austausch umfangreicher Fertigungsdaten.

Messbarer Nutzen in der Produktion

Die Anwendung zeigt, welchen Beitrag eine abgestimmte Kombination aus Edge-KI und industrieller Konnektivität leisten kann. Nach Angaben des Anwenders verbesserte sich die Schneideffizienz um mehr als zehn Prozent. Gleichzeitig stieg die Materialausnutzung durch optimiertes Nesting ebenfalls um über zehn Prozent.

Gerade bei hochwertigen technischen Textilien beeinflussen solche Verbesserungen die Fertigungskosten deutlich. Das Beispiel zeigt, dass der Nutzen industrieller KI nicht allein von der Rechenleistung abhängt. Erst das Zusammenspiel aus lokaler Datenverarbeitung, geeigneter Speicherarchitektur und zuverlässiger Vernetzung schafft die Grundlage für effizientere und flexiblere Produktionsprozesse. (mk)

(ID:50994935)