Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU
Schematische Darstellung des FlexiDraw-Verfahrens zur KI-gestützten Herstellung variabler Drahtprofile ohne Ziehmatrizen.
FlexiDraw: Matrizenloses Drahtziehen mit Digitalem Zwilling und KI-Regelung
FlexiDraw ist ein Forschungsprojekt zur Entwicklung eines matrizenlosen Drahtziehverfahrens, das Drahtdurchmesser während des laufenden Produktionsprozesses durch lokale Erwärmung und KI-geregelte Zugbelastung anpasst. Das Verfahren ermöglicht variable Drahtprofile ohne Werkzeugwechsel, Schmierstoffe oder nachträgliche Zerspanung.
Bedarf an flexiblen Drahtprofilen steigt
Moderne Anwendungen in der Automobilindustrie, Elektronikindustrie und Medizintechnik benötigen zunehmend Drähte mit variablen Durchmessern und komplexen Längenprofilen. Beispiele sind:
- bikonische Federn
- funktionsintegrierte Spezialbauteile
- hochpräzise Komponenten für Medizin- und Elektronikanwendungen
- individuell angepasste Leichtbaukomponenten
Grenzen konventioneller Drahtziehverfahren
Herkömmliche Drahtziehverfahren arbeiten mit starren Ziehmatrizen, die jeweils nur für eine feste Geometrie ausgelegt sind. Jede Änderung des Drahtdurchmessers erfordert aufwendige Umrüstungen und häufig zusätzliche spanende Nachbearbeitungsschritte.
Bei variablen Drahtprofilen führt dies zu:
- Werkzeugwechseln für jede Durchmesseränderung
- Produktionsunterbrechungen und Stillstandszeiten
- zusätzlicher spanender Nachbearbeitung
- erhöhtem Materialverbrauch
- höherem Energiebedarf
- wirtschaftlichen Nachteilen bei kleinen Losgrößen
Mit der steigenden Nachfrage nach kundenspezifischen Bauteilen wächst daher der Bedarf an Verfahren, die variable Drahtprofile effizient und ohne Werkzeugwechsel herstellen können.
Wie funktioniert FlexiDraw?
Das FlexiDraw-Verfahren verzichtet vollständig auf konventionelle Ziehmatrizen. Stattdessen erfolgt die Umformung durch lokale Erwärmung und gezielte Zugbelastung des Drahtes. Dadurch kann der Drahtdurchmesser stufenlos und in Echtzeit über die gesamte Drahtlänge um bis zu 20 Prozent verändert werden – ohne Matrizen und ohne Schmierstoff.
Technische Merkmale
| Merkmal | FlexiDraw |
|---|---|
| Ziehmatrize | nicht erforderlich |
| Schmierstoffe | nicht erforderlich |
| Durchmesseranpassung | stufenlos |
| Prozesssteuerung | KI-basiert |
| Prozessmodell | Finite-Elemente-Modell (Digitaler Zwilling) |
| Regelung | Echtzeitfähig |
| Profiländerung | während der Produktion |
Digitaler Zwilling und KI als Kerninnovation
Das zentrale Innovationsmerkmal von FlexiDraw ist die Kopplung eines Digitalen Zwillings (Finite-Elemente-Modell) mit echtzeitfähigen, KI-basierten Regelalgorithmen in einer industrietauglichen Steuerungsarchitektur. Der Digitale Zwilling berechnet das Materialverhalten in der Umformzone. Die KI nutzt diese Vorhersagen, um Prozessparameter wie Zugkraft und Temperatur dynamisch anzupassen. Dadurch können variable Drahtgeometrien reproduzierbar hergestellt werden.
Angestrebte Projektergebnisse
Der funktionsfähige Laborprototyp soll die technische Machbarkeit des Verfahrens unter praxisnahen Bedingungen nachweisen. FlexiDraw hebt die Technologie von TRL 2 (Technologiekonzept) auf TRL 5 (Validierung in relevanter Umgebung) an.
| Kennzahl | Zielwert |
|---|---|
| Prozessgeschwindigkeit | mindestens 1 m/min |
| Durchmesseränderung | bis zu 20 % |
| Fehlerreduktion | mindestens 20 % |
| Energieeinsparung | mindestens 10 % |
| Schmierstoffeinsatz | 0 |
| Werkzeugwechsel | 0 |
| Technologiereifegrad | TRL 2 → TRL 5 |
Eckdaten zum Projekt
Laufzeit
November 2025 bis Oktober 2027
Koordination
KIESELSTEIN International GmbH
Fördermittelgeber
SAB, Förderkennzeichen 100782694
Projektpartner
- KIESELSTEIN International GmbH
- ATG GmbH & Co. KG
