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T1 - Anlernfreie Prozessüberwachung für die Einzelteilfertigung (beendet)

In der Serienfertigung kommen vielfach Prozessüberwachungsverfahren zum Einsatz, die eine hohe Prozesssicherheit und somit Verfügbarkeit der Produktionsanlage sicherstellen. Diese Überwachungsverfahren müssen an den zu überwachenden Bearbeitungsprozess angelernt werden. Wenn jedoch nur ein einzelnes Teil hergestellt wird, ist ein solches Vorgehen nicht möglich, da entsprechende „Lernschritte“ am Fertigungsprozess
nicht durchgeführt werden können.

Das Hauptziel dieses Forschungsprojektes war die Erhöhung der Prozesssicherheit von Produktionsanlagen in der Einzelteilfertigung. Dafür wurde ein anlernfreies Prozessüberwachungsverfahren entwickelt, welches eine robuste und zuverlässige Überwachung schon für das erste gefertigte Werkstück ermöglicht.

Um die Anlernphase zu ersetzen, wird die Grundlage zur Parametrierung von Überwachungsgrenzen während der Arbeitsvorbereitungsphase durch eine Simulation vorgenommen (siehe Bild 1). Für die simulationsgestützte Parametrierung von Überwachungsgrenzen werden die für die Parametrierung relevanten Informationen aus der Arbeitsvorbereitung (CAD/CAM, NC-Simulation) genutzt. Das konventionelle Anlernen durch zahlreiche Referenzprozesse wird durch eine virtuelle Parametrierung innerhalb der Arbeitsvorbereitungsphase ersetzt. Folglich dient NC-Simulation in der Arbeitsvorbereitungsphase nicht nur zur Validierung und Optimierung des geplanten Fertigungsprozesses, wie sie üblicherweise eingesetzt wird, sondern liefert darüber hinaus die Prozessgrößen, die eine Parametrierung der Überwachungsgrenzen ermöglichen.

Bild 1: Konzept der anlernfreien Prozessüberwachung

Der Zugriff auf bestehende Lösungen zur maschinenbasierten Simulation der NC-basierten Achsbewegungen einer Werkzeugmaschine ermöglicht eine wegbasierte Materialabtragssimulation mit dem vom IFW entwickelten Simulationswerkzeug CutS (siehe Bild 2 ). Dazu wird auf Achspositionsdaten aus der „Virtuellen Maschine“ des Projektpartners INDEX-Werke zurückgegriffen. Mit diesen Daten lässt sich die wegbasierte Synchronisation zwischen simulierten Referenzdaten und den aus einem Überwachungssystem des Projektpartners ARTIS erfassten Signalen zur Prozessüberwachung durchführen. Über ein statistisches Verfahren können prozessparallel
Alarmgrenzen für die Überwachungsgröße, basierend auf Mess- und Simulationsdaten, generiert werden.

Bild 2: Verknüpfung von NC- und Prozesssimulation

Schwerpunkt des Projekts war neben der Entwicklung der Überwachungsmethodik der Transfer der Ergebnisse aus dem SFB 653 in die industrielle Anwendung. Dazu wurde die gesamte Überwachungskette, von der Simulation bis hin zur Überwachung, industrienah abgebildet. Ein Überwachungssystem des Projektpartners Artis GmbH wurde mit der entwickelten Methode parametriert und für die Prozessüberwachung verwendet, wodurch das Gesamtsystem verifiziert werden konnte.