Qualitätsüberwachung durch Prozesstransparenz

Transparenz im Umformprozess hat zahlreiche positive Effekte: Es wird nicht nur weniger Ausschuss produziert, auch die Maschinenstillstandszeiten sinken und die Fehlerursachenanalyse geht schneller. Nebenbei können die Informationen genutzt werden, um den Werkzeugeinarbeitungsprozess stärker wissensbasiert und somit effizienter ablaufen zu lassen.

Am Fraunhofer IWU wird für die Überwachung von Maschine und Prozess ein ganzheitlicher Ansatz verfolgt. Im Fokus steht der maximale Informationsgewinn unter Nutzung möglichst weniger, robuster Sensoren, die einfach nachzurüsten sind. Die am Institut entwickelte Inbetriebnahmestrategie für Sensoren und Software liefert bereits während der Durchführung der Inbetriebnahme wertvolle Informationen über das Maschinenverhalten unter Prozesslast.

Als Sensorstellen werden die Werkzeugspannflächen der Umformmaschinen genutzt - eine ideale Kombination aus Prozessnähe und Maschineninhärenz. Durch einfach zu integrierende, dezentrale Sensoren werden Prozessgrößen erfasst und mittels intelligentem Auswertungsalgorithmus für eine Prozess- und Qualitätsüberwachung während des Umformvorganges verwendet. Dabei werden weder der Umformprozess noch die Maschineneigenschaften beeinträchtigt.

Werkzeugspanner 4.0

Die Nutzung von Sensoren in Werkzeugspannern ermöglicht das Detektieren von Prozesskenngrößen. Diese Daten werden in einer produktnahen Elektronik verarbeitet und auf Basis etablierter Schnittstellen und Protokolle kommuniziert. Darüber hinaus können sie zur Prozess- und Qualitätsüberwachung verwendet werden. Der  Werkzeugspanner 4.0 wurde in Kooperation mit der Firma Berg Spanntechnik entwickelt.

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Intelligente T-Nuten — SmartNotch

In die T-Nuten der Werkzeugschnittstelle werden dezentral Sensoren integriert. Diese liefern Informationen über den Belastungszustand der Schnittstellen und geben durch die Nutzung einer modellbasierten Datenanalyse Aufschluss über den Umformprozess. 

Virtuelle Sensoren

Durch Integration virtueller Sensoren können maschineninterne Datenquellen und einfach zu integrierende Informationsgeber für eine Auswertung bzgl. Prozessverläufe, Maschinenbelastung und Werkstückqualität genutzt werden, ohne aufwändige direkte Messsysteme (bspw. im Werkzeug mit teuren Sensoren) an der Maschine einzusetzen.

Die Auswertesoftware verarbeitet die Daten der Sensoren zu Informationen über den Umformprozess. Ein adaptiver, modellbasierter Auswertealgorithmus interpretiert die Sensordaten maschinenindividuell.

Durch eine Kalibrierung des Systems wird sichergestellt, dass die Informationen für die individuellen Prozesse und Maschinenrandbedingungen erstellt werden können. Dafür wird eine am Fraunhofer IWU entwickelte Kalibrierroutine genutzt, um das System systematisiert und schnell in Betrieb zu nehmen.