Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Tiefziehen mit integrierter induktiver Flanscheinzugssensorik in Dünnschichttechnik

Das Tiefziehen unterliegt im Serienbetrieb Prozessschwankungen, welche zu unterschiedlichen Ziehteilqualitäten führen können. Um dem entgegenzuwirken kann eine Prozessregelung eingesetzt werden, die eine Messung des Flanscheinzugs als Eingangsgröße für den Regelkreis voraussetzt. In den letzten zwei Jahrzehnten wurden verschiedene messtechnische Ansätze zur Flanscheinzugsmessung verfolgt, jedoch konnte sich aufgrund diverser Nachteile bislang keines dieser Systeme bewähren.

Das mit dem Forschungsvorhaben verfolgte Ziel ist die Verbesserung der Qualität von Ziehteilen und eine Reduzierung der Ausschussquote und somit der Produktionskosten durch den Einsatz eines Flanscheinzugssensors. Im Rahmen der Forschungsarbeit soll ein induktives Sensorsystem zur Messung des Flanscheinzugs geschaffen und erprobt werden. Dieser induktive Sensor kann die hohen Ansprüche an eine feine Messauflösung und an eine Sensorintegration ohne Beeinträchtigung des Tiefziehprozesses gerecht werden.

Zur Erreichung des Forschungsziels erfolgt nach der Anforderungsdefinition die Auslegung und Realisierung des induktiven Sensors und des Umformwerkzeuges. Eine Fragestellung bei der Realisierung der induktiven Sensoren ist die Bereitstellung von verschleißfesten Schutzschichten. Beim Umformwerkzeug stehen die Integration des Sensors in das Umformwerkzeug sowie die Integration einer taktilen Flanscheinzugsmessung als Referenz im Mittelpunkt. Eine systematische Untersuchung zur Sensitivität des Sensors ist vorgesehen.

KMU als Hersteller von Ziehteilen profitieren von den zu erwartenden Qualitäts- und Produktivitätssteigerungen. KMU aus dem Bereich Werkzeugbau profitieren von den angestrebten Forschungsergebnissen, indem sie den wachsenden Bedarf an intelligenten Werkzeugen mit integrierter Sensorik und Aktorik gerecht werden können. Weitere KMU aus den Bereichen Sensorentwicklung, Regelungstechnik und Pressenherstellung können von den Forschungsergebnissen profitieren.

Ergebniszusammenfassung:

Im Rahmen des Forschungsprojektes „Tiefziehen mit integrierter induktiver Flanscheinzugssensorik in Dünnschichttechnik“ wurde ein induktives Sensorsystem zur Messung des Flanscheinzugs beim Tiefziehen entwickelt und anhand von seriennahen Umformversuchen erprobt und validiert. Es konnte zunächst die grundsätzliche Eignung des Sensors zur Messung des Flanscheinzuges nachgewiesen werden. Weiterhin wurden mithilfe von qualitativen als auch quantitativen Tiefziehversuchen relevante Einflussfaktoren, die das Sensorsignal beeinflussen, analysiert. Zum Abschluss wurde in einer weiteren Versuchsreihe die Detektion von Defekten anhand des Messverlaufs untersucht. Es wurde nachgewiesen, dass mit dem entwickelten Sensorsystem sowohl die allgemeine Detektion von Reißern und Falten im Flanschbereich als auch der Zeitpunkt der Entstehung zuverlässig möglich ist.

Das Sensorsystem erweitert damit den Stand der Technik auf dem Gebiet der Überwachung des Flanscheinzugsverhaltens bei Umformprozessen und bietet eine robuste und gleichzeitig zuverlässige Möglichkeit zur Prozessüberwachung. Der induktive Sensor kann den hohen Ansprüchen an eine hohe Messauflösung und an eine Sensorintegration ohne Beeinträchtigung des Tiefziehprozesses gerecht werden. Damit besteht das Potential einer zeitnahen Anwendung von induktiven Flanscheinzugssensoren im Serienbetrieb. Davon profitieren Hersteller von Ziehteilen, da eine Qualitäts- und Produktivitätssteigerung zu erwarten ist. Diese Firmen können ihre Wettbewerbsfähigkeit steigern, da sie ihre Produkte in einer verbesserten Qualität anbieten und gleichzeitig ihre Produktionskosten und die Ausschussquote senken können. Weitere KMU aus dem Bereich Werkzeugbau profitieren ebenso von den erzielten Forschungsergebnissen. Diese Unternehmen können den wachsenden Bedarf an intelligenten Werkzeugen mit integrierter Sensorik und Aktorik gerecht werden und somit ihr Produktportfolio erweitern.