Bauraumloser Kraftsensor zur Prozessüberwachung

Der plötzliche Ausfall von Werkzeugaktivteilen in komplexen Umformwerkzeugen führt zur Herstellung von Ausschussteilen bzw. verursacht Stillstand der Produktion. Zur Vermeidung der resultierenden Zusatzkosten müssen drohende Ausfälle frühzeitig erkannt und Gegenmaßnahmen durchgeführt werden.

Hierfür ist eine sensorische Erfassung aussagekräftiger Prozesskenngrößen, z. B. der Stanzkraft eines Schneidelements, notwendig. Die übergeordnete Zielstellung des Projekts ist daher, ein kostengünstiges und auch in Bestandswerkzeugen einfach zu integrierendes System zur wirkstellennahen Erfassung der Prozesskräfte am Beispiel von Stanzprozessen zu entwickeln und zu validieren.

Basis für das Gesamtsystem ist ein neuartiger, quasi bauraumloser, segmentierter Dünnschichtkraftsenor auf Basis von Aluminiumnitriddünnschichten. Ein wesentlicher Bestandteil des Systems besteht auch darin, die erfassten Daten mithilfe von Methoden des maschinellen Lernens auszuwerten. Dadurch können Korrelationen und Kausalitäten zum Zustand des Prozesses und der Werkzeugelemente abgeleitet werden. Die entwickelten Modelle sollen leicht auf ähnliche Prozesse in kleinen und mittleren Unternehmen übertragen werden können.

Das Fraunhofer IWU beschäftigt sich umfassend mit Prozessen der metallverarbeitenden Industrie. Dazu gehören insbesondere umformende Verfahren sowie deren Charakterisierung, Optimierung, Sensorierung, Steuerung und Regelung. Wir verfügen über umfassende Erfahrung in der Auslegung und Analyse von Scherschneidprozessen. Beispielsweise wurde der Werkzeugverschleiß an Schneidstempeln bei der Verarbeitung von hochfesten Blechen untersucht.

Eine spezielle Sensorierung und Prozessregelung erfolgte z. B. durch ein spezielles Kraftmesssystem zur Bestimmung der Kraftverteilung zwischen Oberwerkzeug und Umformmaschine. Schichtsensoren wurden bisher insbesondere in Zerspanprozessen angewendet, allerdings auf Basis von gesinterten Dickschichten.

Laufzeit
März 2024 bis September 2026

Fördermittelgeber
SAB

Förderkennzeichen
100686641

Projektpartner

• Fraunhofer FEP
• AMAC ASIC- und Mikrosensoranwendung Chemnitz GmbH
• SCHERDEL Feinschneidtechnik GmbH
• FormCAD GmbH
• Symate GmbH