DK_Analysetechnologien für mehrstufige Umformprozesse auf Basis von Sensorischen Verbindungselementen und Dataminingtools

Analysetechnologien für mehrstufige Umformprozesse auf Basis von Sensorischen Verbindungselementen und Dataminingtools (HA-Projekt-Nr.: 422/14-22)

 

Motivation

Das Produktportfolio bei Mehrstufenprozessen ist charakterisiert durch hohe Bauteilkomplexität, integrierte Bauteilfunktionalität und strenge Qualitätsanforderungen. In der Praxis führen Prozessfehler in verketteten Stufen häufig zu unklaren Fehlerentstehungs- und Fehlerfortpflanzungsmechanismen. Bislang gab es keine Messtechnik, die es erlaubt, physikalisch eindeutig verwertbare Messwerte mit einem vertretbaren Aufwand zu erfassen. Die ConSenses GmbH entwickelte eine Schraube mit integriertem Sensorelement, das in der Lage ist, die Schraubenzusatzkraft zu erfassen. Diese PiezoBolts können, entsprechend einer konventionellen Schraube, im Werkzeug als Verbindungselement verbaut und darüber hinaus als Kraftsensor verwendet werden.

Zielsetzung

Im Rahmen des vorliegenden Projektes werden Methoden und Technologien erforscht und entwickelt, mit deren Hilfe die komplexen Wechselwirkungen von Prozess, Werkzeug und Halbzeug in objektive Daten überführt werden, die als Entscheidungsgrundlage genutzt werden können. Die systematische und grundlagenorientierte Untersuchung der Fehlerentstehungs- und Fehlerfortpflanzungsmechanismen soll in Kombination mit den physikalisch eindeutigen und leicht zu erfassenden Prozessdaten von Sensorischen Verbindungselementen (PiezoBolts) neue, wissensbasierte Fehlerlokalisierungs- und Fehlervermeidungsstrategien ermöglichen. Mit dem Ziel, eine Eindeutigkeit der Fehlerursacheninterpretation zu schaffen, sollen dem Anwender praxistaugliche Methoden und ein industrietaugliches Werkzeug an die Hand gegeben werden, um eine effiziente Ursachenanalyse und sichere Entscheidungsfindung zu betreiben.

Lösungsweg

Mit den PiezoBolts der ConSenses GmbH wird während des Projektes ein Mehrstufenwerkzeug der Werner Schmid GmbH ausgestattet und in der Serienproduktion überwacht. Zunächst erfolgt die Erfassung eines Referenzverlaufs bei fehlerfreiem Prozess. Dieser wird im Analysetool, also der zugehörigen Software von ConSenses, gespeichert und mit den während der Produktion aufgezeichneten Prozesskraftverläufen verglichen. Da im Falle eines Prozessfehler der Prozesskraftverlauf vom Referenzkraftverlauf abweicht, können so alle Prozessfehlers eindeutig erkannt werden. Vonseiten des PtU erfolgt während des Projektes die numerische Modellierung der ersten drei Tiefziehstufen sowie der vorgelagerten Schneidstufe des überwachten Werkzeugs. Durch die Verkettung der Stufen untereinander ist es mittels FE möglich, die Fehlerfortpflanzung innerhalb der Stufen zu betrachten. Die Simulationsergebnisse dienen unter anderem der vertieften Prozessanalyse, also beispielsweise der Auswertung lokaler Überhöhungen der Kontaktnormalspannungen im Werkzeug beim Auftreten von Bauteilfehlern.

Danksagung

Das Forschungsprojekt wird über die Hessen Agentur GmbH durch das Land Hessen gefördert.