Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Digitaler Fingerabdruck zur markierungsfreien, branchenübergreifenden Bauteilidentifikation in der zerspanenden Prozesskette

Bei der spanenden Bearbeitung von Bauteilen kommt es durch die sich ständig ändernde Werkzeuggestalt, verursacht beispielsweise durch Werkzeugverschleiß, zu einer individuellen Bauteiloberfläche. Durch die Extraktion eines digitalen Fingerabdrucks wird die Wiedererkennung einzelner Bauteile anhand dieser individuellen Bauteiloberfläche realisiert. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die Einsatzfähigkeit dieses digitalen Fingerabdrucks für die spanende Fertigung unter Realbedinungen in der Industrie nachzuweisen und den Einfluss von Korrosion und mechanischem Verschleiß der Oberflächen auf die Identifizierung zu ermitteln. KmU erhalten mit dem Verfahren die Möglichkeit insbesondere Kleinserien und Einzelteile in Ihrer Fertigung in jedem Bearbeitungsschritt zu identifizieren. Diese Identifikation ermöglicht die häufig geforderte Rückverfolgbarkeit und schützt KMU im späteren Produktlebenszyklus vor Plagiaten.

Im ersten Schritt werden Messsysteme identifiziert, die den digitalen Fingerabdruck unter industriellen Serienbedingungen extrahieren können. Anschließend werden diese Messsysteme an geschliffenen, gefrästen sowie gedrehten Analogiebauteilen und Serienbauteilen verifiziert und die Identifikationssicherheit bestimmt. Um den Einfluss des mechanischen und chemischen Verschleißes zu ermitteln, werden die Bauteile einem Salzsprühnebeltest sowie mechanischen Scratchtests unterzogen und anschließend die Identifikationssicherheit ermittelt. Abschließend wird das Identifikationsverfahren bei ausgewählten Mitgliedern des projektbegleitenden Ausschusses in der industriellen Serienfertigung eingesetzt und die Identifikationssicherheit unter realen Industriebedingungen nachgewiesen. Abschließend sind die Einsatzkriterien bekannt und Mitglieder des PA können das Verfahren zur Serienreife weiterentwickeln.

Ergebniszusammenfassung:

In AP 1 wurde eine präzise Messmethodik aufgezeigt, die zur Extrahierung der inhärenten Oberflächenstrukturen verwendet werden kann und Komponenten nutzt, die bereits auf dem Markt vorhanden sind. Die Methodik bietet dabei eine einfache Integration in die Fertigung. Zusätzlich wurden mehrere softwaretechnische Ansätze zum Ausrichten von zwei Messungen zueinander entwickelt. In Kombination mit dem durch diese Forschungsarbeiten empfohlenen Parameter des Identifikationsalgorithmus können alle zerspanten Oberflächen markierungsfrei identifiziert werden. Hierfür wurden in AP 2 überwiegend Prozesse mit geometrisch bestimmter Schneide (Fräsen und Drehen) untersucht. Die Verschleißversuche in AP 3 zeigten, dass auch bei Oberflächenänderungen diese Identifikationssicherheit erhalten bleibt. Alle Versuchsreihen zeigten, dass erst bei einer Änderung von mehr als 50 % des Initialprofils die Identifikationssicherheit abnimmt. In AP 4 wurden die Ergebnisse in die Industrie transferiert. Im Rahmen von Versuchsreihen zu Implementierungen in realen Prozessketten konnte zusammen mit dem PA gezeigt werden, dass eine Identifikation vor und nach dem Beschichten mit der neuen Methode möglich ist. Dabei wurden Fotos der Bauteile verwendet, die in der Fertigung mit bestehender Kameratechnik aufgenommen worden sind. Es ist gelungen eine Identifikationssicherheit in der Produktionsumgebung, wie unter Laborbedingungen zu erreichen. Mit diesen Ergebnissen und den Versuchsreihen mit dem anderen Unternehmen konnte die hohe Sicherheit bei der Identifikation aufgezeigt werden. Ebenso zeigte sich der geringe Aufwand einer Integration der Methode in die Fertigung, wodurch alle Unternehmen in Zukunft die Methode in ihre Fertigung integrieren können. Diese kann dann für eine interne oder externe Rückverfolgung der Bauteile verwendet werden. Die interne Rückverfolgung hilft bei Qualitätssicherung oder Optimierung der Fertigung, während bei der externen der Plagiatsschutz im Vordergrund steht.