Im Forschungsprojekt RofoInRichtungKI (Rollformen mit intelligentem Profilrichten durch Entwicklung prozessspezifischer KI-Modelle) wird in Kooperation mit dem Unternehmen Dreistern GmbH & Co. KG ein intelligenter Richtapparat aufgebaut, welcher Fachkräfte bei der bisher stark erfahrungsbasierten Einstellung und Justage von Richtprozessen unterstützt. Dieser intelligente Richtapparat sensiert Profilfehler auf Basis von Prozessdaten und ordnet ihnen modellbasiert die korrekte Richtrollenpositionierung zu.

Motivation

Beim Rollformen treten prozessbedingt Längseigenspannungen auf, welche je nach Profilgeometrie und Lastverhalten der Werkzeugrollen zu unerwünschten Krümmungen in horizontaler und vertikaler Richtung sowie Torsionen führen. Um die Einhaltung der Maßhaltigkeit gefertigter Profile sicherzustellen folgt auf den Rollformprozess ein nachgelagerter Richtvorgang. Das Einstellen der Richtparameter findet zurzeit auf Basis von Erfahrungswissen der Anlagenbedienenden durch Kontrolle der finalen Bauteilgeometrie statt.

Die instabile Personalsituation aufgrund des Fachkräftemangels und des demographischen Wandels in Deutschland stellt für die Einstellung und Justierung analoger, erfahrungsbasierter Prozesse, wie dem Richten von rollgeformten Profilen eine Herausforderung dar. Dieses Spannungsfeld verschärft sich zusätzlich durch engere Fehlertoleranzen und eine zunehmende Komplexität der gefertigten Profile infolge steigender Qualitätsansprüche der Kunden. Aus diesem Grund soll in diesem Forschungsprojekt der Einsatz von KI-Methoden auf der Basis von Prozessdaten für die unterstütze Entscheidungsfindung von Fachkräften für das Richten rollgeformter Profile untersucht werden.

Lösungsweg

Im Fokus des Projektes stehen die Entwicklung, die Fertigung und der validierte industrielle Einsatz des intelligenten Richtapparates. Zu diesem Zweck greifen wie in Abbildung 1 dargestellt analytische, numerische und experimentelle Untersuchungen ineinander. Analytische Berechnungen bilden die Grundlage eines numerisch aufgebauten Richtmodells, mit dem bereits zu Beginn des Projekts notwendige Stellgrößen des Richtapparats sowie auftretende Kräfte berechnet werden können. Diese Berechnungen werden durch experimentell aufgenommene Prozessdaten validiert und iterativ durch eine erhöhte Komplexität und die Einbeziehung der Umformhistorie des Rollformprozesses an den Realprozess angenähert. Die aus den Simulationen resultierenden Datensätze bilden in Kombination mit den aufgenommenen und gelabelten Prozessdaten die Grundlage für den Trainings- und Validierungsprozess des Richtmodells. Dies gibt als Modelloutput die Positionierung der Richtrollen vor und kann somit Fachkräfte in der Einstellung des Richtprozesses unterstützen. Die Funktionsfähigkeit des intelligenten Richtapparates wird durch Langzeitversuche im industriellen Umfeld validiert.

Danksagung

Das Projekt RofoInRichtungKI wird im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) gefördert. Zusätzlich gilt der Dank dem Projektpartner Dreistern.

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