Ziel des Schwerpunktprogramms ist es, die wissenschaftlichen Grundlagen der prozessintegrierten Eigenschaftsregelung von Umformprozessen zu erforschen und neue Ansätze der Eigenschaftsregelung zu erproben und zu validieren.

Motivation

Aktuelle wissenschaftliche und industrielle Forschungsarbeiten zielen auf höhere Stufen der Automatisierung von Produktionsprozessen ab. Diese Form der Automatisierung stellt anstatt von geregelten Prozess- oder Maschinengrößen die Regelung von Produkteigenschaften in den Vordergrund. Neben dem Streben nach einer höheren Automatisierung erfordert der Wunsch nach einer effizienteren Ressourcenausnutzung neue Konzepte der Prozessregelung in der Umformtechnik. Zur Herstellung von hochbeanspruchbaren Bauteilen werden aufgrund der resultierenden, vorteilhaften Bauteileigenschaften oft Umformprozesse verwendet. Mit zunehmenden Festigkeiten der Stahl- und Aluminiumwerkstoffe steigt dadurch zwar deren Leichtbaugüte, zugleich verkleinern sich allerdings auch die zulässigen Prozessfenster. Infolgedessen steigt der Einfluss von auftretenden Halbzeug- und Prozessschwankungen auf die Prozessstabilität. Somit besteht die Herausforderung für die Gestaltung zukünftiger Umformprozesse, eine gleichbleibende Produktqualität unter schwankenden Prozessbedingungen zu gewährleisten.

Lösungsweg

Im Rahmen des Teilprojektes werden die Grundlagen von Mehrgrößenregelungen von umformend erzeugten Produkteigenschaften mit Störgrößenaufschaltung anhand des Stanzlochwalzens untersucht. Zur Durchführung des Projekts wird hierzu ein eigenschaftsgeregelter, neuartiger Umformprozess inklusive Regelung von Härte und Geometrie implementiert und entwickelt, siehe Abbildung 1. Die Validierung des Regler Konzeptes erfolgt anhand des Beispielprozesses Stanzlochwalzen. Durch im Werkzeug integrierte Sensoren und die Verwendung von ordnungsreduzierten Modellen werden Materialeigenschaften und Geometrie online erfasst. Diese dienen anschließend der Prozessregelung als Ist-Werte, welche die mechanischen Freiheitsgrade nutzen, um auf die Führungsgrößen zu reagieren. Die Führungsgrößen sind übliche, durch Zeichnungsvorgabe darstellbare Größen wie Geometrie und Härte.

Danksagung

Das vorgestellte Forschungsprojekt wird durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) – „GR 1818 / 72−3“ im Rahmen des Sonderforschungsbereiches SPP2183 – „Eigenschaftsgeregelte Umformprozesse“ unter der Projektnummer 424334856 gefördert.

Gefördert durch

Schwerpunktprogramm