Forschungsprojekt

Zielbranche

Automobilindustrie, Fahrzeug- und Verkehrstechnologien, auch: Antriebstechnik, Herstellung von Kraftwagen und Kraftwagenteilen, Leichtbau, Luftfahrttechnik, Maschinenbau, Metallerzeugung und -bearbeitung, Nutzfahrzeugbau, Schienenbau, Schiffsbau, Stahlbau, Umformtechnik, Umwelt- und Nachhaltigkeitsforschung, Umwelttechnik, Weiße Ware, Werkzeugmaschinenbau

Problemstellung

Die Produktionstechnik ist von einer stetigen Erhöhung der Anlagen- und Prozesskomplexität geprägt. Dies trifft auch auf das Blechwarmumformverfahren Presshärten zu, mit dem höchstfeste und eigenschaftsoptimierte Karosseriebauteile in Serie hergestellt werden können. Die Prozessführung bzw. Prozessregelung des Presshärteprozesses stellt sich aufgrund der Komplexität, der großen Anzahl von Einflussgrößen und deren Korrelationen sowie des notwendigen Anwenderwissens bis dato als Herausforderung dar. Im Sinne eines wirtschaftlichen und nachhaltigen Prozesses ist es jedoch unerlässlich, auftretende Prozessschwankungen innerhalb kürzester Zeit zu korrigieren, um eine gleichbleibende Bauteilqualität zu gewährleisten und somit Ausschuss zu vermeiden.

Lösung

Im Rahmen des IGF-Projekts 17709 BR »Intelligente Prozessführung beim Presshärten« wurde hierzu ein Konzept entwickelt und umgesetzt. Die wissenschaftliche Grundlage bilden numerisch und experimentell gestützte Sensitivitätsanalysen, die einzelne Prozessparameter hinsichtlich ihres Einflusses auf zentrale Qualitätsgrößen des Endbauteils untersuchen. Die Kenntnisse über diese kausalen Wirkzusammenhänge wurden in Form von Metamodellen mathematisch abgebildet und in eine Wissensbasis integriert. Diese ermöglicht es, die Eingangsgrößen (Einflussparameter) mit den Ausgangsgrößen (Zielgrößen) unter definierten Vorbedingungen zu verknüpfen. Durch ein umfangreiches Monitoring und die steuerungstechnische Kopplung der Anlagentechnik ist eine exakte Erfassung der Prozessparameter möglich. Darauf aufbauend konnte während des Presshärtevorgangs ein Abgleich der gemessenen Prozessgrößen mit der Wissensbasis erfolgen und damit eine Vorhersage der zu erwartenden Bauteilqualität getroffen werden. In Abhängigkeit der technologischen Umsetzbarkeit wurde eine Prozessführung bzw. eine Prozessregelung anhand einer Schwellergeometrie realisiert.