Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Untersuchung des Einflusses von Chargen-schwankungen auf das Rückfederungsverhalten von

Federstählen mittels prozessintegriertem Inline-Messkonzept

Die Auswirkungen der elastischen Rückfederung auf die Maßhaltigkeit von metallischen Bauteilen sind seit langer Zeit bekannt und noch immer stellt deren Beherrschung eine schwierige Herausforderung in der Produktion dar. In der Federnindustrie werden Stähle mit sehr hohen Festigkeiten verwendet, folglich ist die Kenntnis über das Rückfederungsverhalten hinsichtlich der Prozessparameter von großer Bedeutung, um den Anforderungen an Qualität und Kosten gerecht zu werden. In der Produktion stellen Schwankungen der Dicke und mechanischen Kennwerte innerhalb einer Charge, aber vor allem zwischen unterschiedlichen Chargen ein großes Problem dar. Diese Schwankungen können im Prozess nicht detektiert werden und es kommt zu Abweichungen in der Bauteilgeometrie. Zielsetzung dieses Projekts ist die Untersuchung des Einflusses von Chargenschwankungen auf das Rückfederungsverhalten von Federbauteilen und der Aufbau einer Prozesssteuerung, welche diese Schwankungen inline kompensiert. Durch eine Inline-Charakterisierung des eingehenden Werkstoffs und einer Inline-Überprüfung der Bauteilqualität ist es möglich, dem Rückfederungsverhalten eines jeden Bauteils die Blechdicke und mechanischen Kennwerte des Werkstoffs zuzuordnen. Auf Grundlage dieser Prozessdaten wird ein Prozessmodell entwickelt, das über Ansätze des maschinellen Lernens die richtigen Maschineneinstellungen wählt und so Chargenschwankungen im Prozess kompensiert werden. Neben vielen weiteren Vorteilen für KMUs, wie das Messkonzept zur zerstörungsfreien Charakterisierung von Werkstoffen oder der möglichen Nachverfolgbarkeit der Bauteile, führt dieses Vorgehen generell zu einer Reduzierung von iterativen und kostspieligen Prozessanpassungen und somit zur rentableren Produktion auch kleiner Losgrößen. Für die größtmögliche Übertragbarkeit der Forschungsergebnisse in die Industrie wird sichergestellt, dass das entwickelte Prozessmodell samt Datenbasis erweiterbar ist sowie inline und offline verwendet werden kann.