Intelligente Schmiedewerkzeuge zur Fehlerreduktion in der Massivumformung

Thema
Werkzeug- und Formenbau
Industrie 4.0
Projekttitel Intelligente Schmiedewerkzeuge zur Fehlerreduktion in der Massivumformung (IWZ)
Laufzeit 01.05.2011 – 30.04.2013
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Pressemitteilung

In diesem Forschungsvorhaben entwickelt das IPH gemeinsam mit Projektpartnern aus der Industrie ein neuartiges System zur Prozessüberwachung. Damit sollen fehlerhafte Teile bereits während des Schmiedens erkannt und ausgeschleust sowie der Schmiedeprozess wieder in den Gutteilbereich geführt werden. Unnötige Bearbeitungsschritte der fehlerhaften Teile entfallen dadurch zukünftig. Ein Ziel des Projektes ist es, beispielweise  Ausschuss aufgrund von mangelnder Ausfüllung des Gesenks zu erkennen. Um festzustellen, ob das Material die Gravur vollständig ausfüllt, sollen in das Gesenk elektrisch isolierte Kontaktstellen eingebracht werden. An kritischen Punkten im Gesenk detektieren sie zukünftig die Formfüllung.

Veröffentlichungen zum Projekt

Im Rahmen des Forschungsprojekts „Intelligente Schmiedewerkzeuge zur Fehlerreduktion in der Massivumformung“ (AiF 17009 N) wurden intelligente Schmiedewerkzeuge und eine spezifische Software entwickelt, die eine Identifikation von Schmiedefehlern sowie eine Formfüllungsüberwachung ermöglichen. Dieser Beitrag stellt das zugrunde liegende Konzept und die entwickelte Software vor.

Schmieden, Prozessüberwachung

Eine frühzeitige Erkennung von fehlerhaften Schmiedeteilen bietet wirtschaftliche Vorteile, da diese Bauteile sofort aus der weiteren Fertigungsfolge ausgeschleust werden können. Eine prozessintegrierte Überwachung ist nicht Stand der Technik. Aufgrund der rauen Umgebungsbedingungen beim Schmieden (wie z. B. extrem hohe Temperaturen und Kräfte) ist die Integration von Sensoren in Schmiedeprozesse kaum möglich. Schmiedefehler, die nicht offensichtlich sind und daher vom Pressenbediener nicht erkannt werden, werden häufig nach dem Abkühlen oder erst beim Kunden entdeckt. In beiden Fällen fallen zusätzliche Kosten an. Im Rahmen des vorgestellten Forschungsprojekts wurde ein sensorloses Überwachungssystems entwickelt. Dieses funktioniert ohne Sensoren im Schmiedegesenk und zeigt Schmiedefehler direkt beim Schmieden auf.

Metall, Stahl, Metallverarbeitung, Schmieden, Qualität

Eine frühzeitige Erkennung von Fehlern im Schmiedeprozess bietet wirtschaftliche Vorteile. So können beispielsweise fehlerhaft geschmiedete Werkstücke sofort aus der weiteren Prozesskette ausgeschleust werden und verursachen keine Kosten zum Beispiel in einer anschließenden Wärmebehandlung. Die Entwicklung einer neuartigen Prozessüberwachung mittels elektrischen Stroms ermöglicht die Identifikation von Schmiedefehlern und mangelnder Formfüllung.

Schmieden, Prozessüberwachung

Eine frühzeitige Erkennung von fehlerhaften Schmiedeteilen bietet wirtschaftliche Vorteile, da diese Bauteile sofort aus der weiteren Fertigungsfolge ausgeschleust werden können. Im Projekt "Intelligente Schmiedewerkzeuge zur Fehlerreduktion in der Massivumformung" wird eine prozessintegrierte Überwachung mit Hilfe eines sensorlosen Überwachungssystems entwickelt. Dabei fließt Strom durch das Schmiedeteil. Die Qualität der Bauteile wird mittels Auswertung der elektrischen Signale beurteilt. Typische Schmiedefehler (z. B. Unterfüllung und falsche Rohteiltemperatur) besitzen ein charakteristisches Signal und können somit direkt nach dem Umformprozess erkannt werden. Nach dem Ausschleusen der fehlerhaften Bauteile kann der Anlagenbediener zeitnah den Umformprozess anpassen.

Schmieden, Prozessüberwachung

Die Integration von Maßnahmen zur Qualitätsüberwachung in Wertschöpfungsprozessen spart Zeit und Geld. Die Überwachung der Formfüllung ist in der Warmmassivumformung prozessintegriert noch nicht realisiert worden. Des Weiteren konnten Prozessparameter, wie z. B. Einsatzmasse, Rohteiltemperatur oder die Schmierungsqualität, bisher nur nach der Umformung anhand der Bauteilqualität analysiert werden. Dadurch ist eine Regelung der schmiedetechnischen Prozesskette derzeit überaus träge. Im Projekt "Intelligente Schmiedewerkzeuge zur Fehlerreduktion in der Massivumformung" wird jetzt eine sensorlose Prozessüberwachung zur Echtzeiterkennung von Schmiedefehlern entwickelt.

Schmieden, Prozessüberwachung

Förderer

Das IGF-Vorhaben 17009 N der Forschungsgesellschaft Stahlverformung (FSV) e.V. wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Partner

Ihr Ansprechpartner

Dr.-Ing.

Jan Langner

Abteilungsleiter Prozesstechnik

Benjamin Küster
M. Sc.

Abteilungsleiter Produktionsautomatisierung

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