OEE-Steigerung – Produktivitätsmaximierung durch intelligente Datenanalyse in der Blechverarbeitung 4.0 – Abgesichertes Lernen zweiter Ordnung von maximaler Produktivität (21572N)

Das Projekt „Produktivitätsmaximierung“ widmet sich der Herausforderung der systematischen Hubzahlsteigerung von Folgeverbundwerkzeugen (FVW) und damit einhergehend der Steigerung der Produktivität. Im Rahmen dieses Projektes wird ein industrienahes, modulares FVW entwickelt und multisensoriell ausgestattet. Ziel ist es vorrangig dynamische Effekte, die zu Prozessgrenzen führen und die zugehörigen Prozessparameter in den Bereichen Maschine und Peripherie, Werkzeug Halbzeug und Prozess zu identifizieren. Aus diesen Effekten werden anschließend Handlungsstrategien zu Verbesserungen, wie Optimierung oder Austausch von Werkzeugkomponenten, abgeleitet und im industriellen Umfeld validiert.

Projektverantwortliche: Richard Werner M. Sc.
Laufzeit: März 2021 – Februar 2023
Förderlinie: EFB 21572N

Motivation

Mehrstufige Umformprozesse stellen oftmals den wirtschaftlich bedeutendsten Teil der Wertschöpfungskette dar. FVW kombinieren eine Vielzahl an Umformprozessen bei nahezu zeitgleichem Eingriff der Werkzeuge in einem einzigen Pressenhub. Das durch dieses Vorgehen hergestellte Teilespektrum deckt einen breiten Bereich in der Maschinen-, Elektronik- und Automobilfertigung ab.

Im industriellen Umfeld werden FVW auf Pressen bei 20-100 Hub/min betrieben. Dem gegenüber stehen die Leistungsdaten bei Schnellläuferpressen von bis zu 2.000 Hub/min. Grund für die Diskrepanz zwischen tatsächlicher und theoretischer Hubzahl sind eine Vielzahl an Stell- und Störgrößen am Werkzeug, deren Komplexität mit steigender Stufenanzahl beliebig zunimmt. Die Ermittlung der maximal zulässigen Hubzahl basiert aktuell auf stark mitarbeitergeprägtem Knowhow und wird zur Sicherstellung der Bauteilqualität sowie zum Schutz von Werkzeug und Maschine meist konservativ ausgelegt.

Ziel des Projektes ist es, ein erhöhtes Prozessverständnis dynamischer Effekte in FVW zu erlangen, um daraus geeignete Gegenmaßnahmen für die Hubzahlerhöhung abzuleiten und somit die aktuell bestehenden Prozessgrenzen zu erweitern.

[1] Vorgehen bei der Ableitung von Gegenmaßnahmen zur Produktivitätsmaximierung an FVW

Lösungsweg

Das Vorgehen ist der Abbildung 1 zu entnehmen. Im Rahmen des Projektes wird ein multisensorielles und modulares FVW unter Berücksichtigung aktueller Industriestandards entwickelt und in Betrieb genommen. Um dynamische Effekte im Betrieb des FVW sichtbar zu machen, ist die Aufzeichnung relevanter Prozessgrößen mittels geeigneter Sensorik notwendig. Eine entscheidende Rolle kommt hierbei der Sensorauswahl, -positionierung und -integration sowie der nachgelagerten Datenauswertung zu.

In Versuchsreihen werden durch Einbringung von künstlichen Verstimmungen in das System kritische Maschinen-, Werkzeug- und Prozesskomponenten identifiziert. Die dabei gewonnenen Prozessdaten dienen zur gezielten Differenzierung fehlerhafter Prozesszustände, deren Ursache und Ableitung geeigneter Gegenmaßnahmen.

Aus den Ergebnissen werden Handlungsrichtlinien zur Sensorauswahl und -integration sowie ein Maßnahmenkatalog von Werkzeugkomponenten zur Erweiterung der Verfahrensgrenzen abgeleitet.

Danksagung

Die hier dargestellten Forschungsarbeiten finden im Rahmen des IGF-Vorhabens Nr. 21572N der Forschungsvereinigung Europäische Forschungsgesellschaft für Blechverarbeitung e.V. (EFB) statt. Dieses wird über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Ferner bedanken wir uns bei allen Industriepartnern, die das Forschungsprojekt „Produktivitätsmaximierung“ im Projektbegleitenden Ausschuss unterstützen.

Gefördert durch

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