Prozesskettenanalyse und -regelung

Die Herausforderung

In industriellen Prozessketten entscheidet jedes Detail über die Qualität des Endprodukts. Gleichzeitig steigt die Komplexität: Zahlreiche Prozessparameter und Variationsmöglichkeiten beeinflussen das Ergebnis in unterschiedlicher Stärke – ein Geflecht, das oft nur noch hochspezialisierte Fachkräfte vollständig überblicken. Doch genau diese Expertise wird immer knapper: Der demografische Wandel, der Verlust erfahrener Mitarbeiter und ein zunehmender globaler Kostendruck stellen Unternehmen vor enorme Herausforderungen. Um wettbewerbsfähig zu bleiben, sind innovative Ansätze gefragt, die sowohl Effizienz als auch Qualität sichern.

Unsere Lösung

Sie kennen Ihre Prozesse – Ihre Mitarbeitenden kennen die wesentlichen Qualitätsfaktoren und Stellgrößen. Wir helfen Ihnen, dieses Wissen zentral zu bündeln, systematisch nutzbar zu machen und daraus neue Erkenntnisse, gezielte Optimierungen und intelligente Regelungsstrategien abzuleiten.

Das Fraunhofer IWU bietet praxiserprobte Lösungen, die weltweit – von KMU bis zu OEM – erfolgreich eingesetzt werden. Unser Ansatz verbindet mathematisches Know-how mit den technischen Anforderungen der Produktion.

  • Prozessverständnis aus Erfahrung: Dank langjähriger Praxiserfahrung in einem produktionstechnischen Institut kennen wir die Herausforderungen und Anforderungen der Produktion genau.
  • Technologie mit Augenmaß: Sensoren und Aktoren setzen wir gezielt dort ein, wo sie echten Mehrwert schaffen und sich nahtlos in vorhandene Betriebsmittel integrieren. 
  • Intelligente Modellierung: Unsere Lösungen benötigen nur wenige Datensätze, lernen prozessbegleitend und laufen zuverlässig auf lokaler Hardware.
  • Schnelle Integration: Kurze Projektlaufzeiten und seriennahe Umsetzung sorgen dafür, dass Verbesserungen innerhalb kurzer Zeit Wirkung zeigen.
  • Fokus auf Anwender: Wir entwickeln Lösungen für Ihre Techniker – nicht für Datenanalysten. Verständlich, robust und alltagstauglich.

Unsere Kompetenzen

Methodenentwicklung für Planung, Simulation und Inbetriebnahme

Zusammenhangsanalysen komplexer Einzelprozesse und Prozessketten

Aktivierung von Fertigungsprozessen durch integrierte Aktor- und Sensorlösungen

Unser Leistungsangebot

Wir begleiten Unternehmen dabei, Produktionsprozesse transparenter, robuster und zukunftssicher zu gestalten. Ob punktuelle Optimierung oder die ganzheitliche Betrachtung kompletter Prozessketten – wir liefern maßgeschneiderte Lösungen, die sich flexibel an Ihre Anforderungen anpassen.

Unsere Expertise umfasst erfolgreiche Anwendungen in Bereichen wie Materialkennwertanalysen, Zerspanungsprozessen, UmformprozessenSpann- und Fügeprozessen sowie in der Optimierung ganzer Prozessketten. Auch in regulierten und hochsensiblen Feldern wie der Medizintechnik setzen wir unsere Ansätze erfolgreich ein.

Als starker Partner an Ihrer Seite sorgen wir dafür, dass Ihre Produktion den steigenden Anforderungen des Marktes gewachsen bleibt – branchenübergreifend, nachhaltig und zukunftsorientiert.

Themen

(zum Ausklappen)

Modellierung des Einspritzens von Wärmeleitpasten

Ziel
Auffindung von Taktzeit-optimalen Prozessfenstern beim Applizieren von pastösen strukturviskosen Fluiden

Inhalt
Simulative Nachstellung des Einspritzvorgangs zur Bewertung von Anguss-/Auslassposition und -anzahl unter Berücksichtigung von Fließeigenschaften, Drücken und Temperaturen

Ergebnis
Eine optimale Prozessführung ermöglicht geringe Taktzeiten unter Einhaltung von prozessseitigen Randbedingungen wie zulässiger lokaler Maximaldruck, Volumenstrombegrenzung und Vermeidung von Lufteinschlüssen.

Bewertung von Ofenprozessen

Ziel
Erhöhung des Prozessverständnisses durch in-situ-Vermessung von Temperierungsprozessen

Inhalt
Nachbildung von Ofenprozessen für Strukturen mit Klebstoffaushärtung und/oder Kriechneigung mittels berührungsloser, optischer Messtechnik

Ergebnis
Beurteilung des Verzugsverhaltens während eines Ofenprozesses und Bestimmung der finalen Maßhaltigkeit von Baugruppen

Rollfalzen/Robotergestütztes Falzen

Ziel
Entwicklung und Absicherung eines schnellen, qualitätsgerechten und investitionsarmen Falzprozesses

Inhalt
Es wird eine numerische Auslegung des Falzprozesses durchgeführt mit anschließender Offline-Programmierung des Roboters. Es können auch vom Rollfalzen verschiedene robotergeführte Falzverfahren qualifiziert werden (Falzen in einem Zug, Zangenfalzen, ...)

Ergebnis
Abfahrbares Offline-Roboterprogramm, was eine hohe qualitative Basis für die finalen Einarbeitungsschritte bietet.

Zusammenbau-Simulationen

Ziel
Absicherung der geometrischen Eigenschaften von Zusammenbauteilen sowie der dazu benötigten Betriebsmittel im Karosseriebau.

Inhalt
Die mehrstufigen und aufeinander aufbauenden Prozesse können in einer Vielzahl von FE-Tools abgebildet und simuliert werden. Virtuell können so unterschiedliche Varianten geprüft und bereits im Vorfeld Wirkzusammenhänge ermittelt werden.

Ergebnis
Schnellerer Anlauf durch bereits virtuell getestete Betriebsmittel sowie besseres Reaktionsvermögen auf Abweichungen in der Produktion, da bereits Wirkzusammenhänge bekannt sind.

Ultraschallunterstützendes Rührreibschweißen (FSW-Friction Stir Welding)

Ziel

  • Erweiterung von Prozessfenstern
  • Erhöhte Güten der Schweißungen durch:
    • Verbesserte Durchmischung (Oxidlinien, intermetallische Phasen
    • Vermeidung von Schweißfehlern (Poren, Hooking)

Inhalt

  • Direkte Einkopplung von Ultraschallschwingungen über das Werkzeug in die Wirkzone des Schweißprozesses
  • Werkezughalter für Maschinenspindeln mit integriertem Ultraschallwandler
  • Erste Anwendungen in Al-Al-Verbindungen

Ergebnis

  • Systemtechnik als Nachrüstmöglichkeit für bestehende Anlagen
  • Reduzierte Prozesskräfte, erhöhte Zugfestigkeiten und Bruchdehnungen
VibroDraw | Tiefziehen mit Ultraschall

Ziel

  • Ermöglichung neuer Geometrien beim Umformen (erhöhtes Grenzziehverhältnis)
  • Reduktion von Prozessstufen und Maschinenaufwand
  • Erhöhung von Taktzeiten

Inhalt

  • Ausrüstung von Umformwerkzeugen mit Ultraschallwandlern
  • Damit gezielte Schwingungen der mit dem Werkstück in Kontakt tretenden Aktivteile
  • Erste Anwendung in Tiefziehprozessen
  • Derzeitige Erweiterung auf das Abstrecken von Bakteriellen

Ergebnis

  • Reduktion der Prozesskräfte durch Reduktion der Umformarbeit (Acoustic softening) und der Reibung zwischen Werkstück und Werkzeug
  • Erhöhte Umformgrade in einzelnem Umformschritt

Referenzprojekte

 

Coupled Process Analysis (CPA)

Bei der »Coupled Process Analysis« handelt es sich um einen fertig entwickelten Softwarekern, der über eine breite Schnittstellenbasis verfügt und innerhalb kürzester Zeit in nahezu jede Planungs- bzw. Produktionsumgebung integriert werden kann. Bereits nach wenigen Fertigungsdurchläufen erkennt sie qualitätsrelevante Prozessparameter und leitet entsprechende Kompensationsvorschläge in angepassten Regelschleifen ab.

 

Mehrdimensionale Kraftmessung in Stanz- und Umformprozessen

Bei der Produktion von Blechbauteilen führen ungeplante Stillstände bspw. durch Werkzeugverschleiß oder Materialschwankungen zu Ausschuss und hohen Kosten. Eine wirkstellennahe Überwachung der Kräfte kombiniert mit einer Datenanalyse kann solche Probleme frühzeitig erkennen. Ein neu entwickelter Sensor zur multidimensionalen Kraftmessung ermöglicht präzise Einblicke in den Umformprozess.