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Nachhaltig und kostensparend: Autonome Reparatur von Werkzeugformen

Januar 2020
27
Autor: NR-WGP10
Firma: Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen IFW, Leibniz Universität Hannover
Nachhaltig und kostensparend: Autonome Reparatur von Werkzeugformen

Mit der Entwicklung einer automatisierten Scan-CAD-CAM-Simulations-Kette und einem maschinenintegrierten Laserscanner erforscht das Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) der Leibniz Universität Hannover die spanende Bearbeitung von reparaturgeschweißten Werkzeugformen. Im Arbeitskreis des neu gegründeten Zentrums Werkzeugbau möchte das IFW den neuartigen Ansatz gemeinsam mit Industriepartner erproben. Projektmitarbeiter Klaas Heide: „Neue Industriepartner sind herzlich willkommen.“

Ziel des Forschungsprojekts MOLILISE ist, die Reparatur von Werkzeugformen zu automatisieren, und dabei bei kürzerer Prozesszeit eine höhere Qualität zu erreichen.

Während des Gießprozesses unterliegen Werkzeugformen hohen thermischen, mechanischen und chemischen Belastungen. Diese führen zu Formschäden mit dem Ergebnis eines plötzlichen Werkzeugformausfalls. Aufgrund des resultierenden Produktionsstopps wird in der Industrie eine schnelle Reparatur einer zeit- und kostenintensiven Werkzeugneufertigung vorgezogen.

Die Wiederinstandsetzung defekter Werkzeugformen ist aufgrund unterschiedlichster Schadensarten und komplexen Formflächen ein sehr anspruchsvoller und individueller Prozess. Der Reparaturprozess wird überwiegend durch erfahrene Facharbeiter in manuellen Arbeitsschritten durchgeführt. Zu den Prozessschritten zählen die Schadenserkennung durch Sichtkontrolle, die Beseitigung der Schadstellen, das Auffüllen der entfernten Bereiche durch Auftragschweißen sowie die Wiederherstellung der Sollgeometrie durch die spanende Nachbearbeitung, eine sogenannte Rekonturierung. Unterstützt wird das Forschungsprojekt vom Institut für Füge- und Schweißtechnik (ifs) der Technischen Universität Braunschweig.

Die Forschungsergebnisse des Projekts sind vielversprechend. Heide: „Wir haben einen Profil-Laserscanner in den Bearbeitungsraum einer CNC-Werkzeugmaschine integriert und diesen mit der Maschinesteuerung vernetzt. Dadurch können die zuvor geschweißten Werkzeugformflächen innerhalb von Sekunden präzise aufgezeichnet werden.“ Auf Basis der Scan- und Maschinendaten erfolgt über das entwickelte Assistenzsystem eine vollautomatisierte und auf den reparaturfall angepasste 5-Achs CAD-CAM-Simulationsplanung. Bevor die geschweißte Werkzeugform auf der CNC-Maschine final auf Endkontur nachbearbeitet wird, werden die vom System vorausgewählten Einstellgrößen durch eine Prozesssimulation (mit der Simulationsumgebung IFW CutS) hinsichtlich Oberflächenqualität und Reparaturzeit optimiert.

Nach Beendigung des Forschungsprojekts wird am Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) ein Demonstrator präsentiert, der reparaturgeschweißte Werkzeugformflächen selbstständig - ohne Einsatz eines Werkers - auf einer CNC-Maschine schnell und mit hoher Qualität nachbearbeitet. Für die zeitnahe Umsetzung des Konzepts in der Werkzeug- und Formenbau werden noch Partner gesucht.

Kontakt:
Für weitere Informationen zum Projekt und zu Forschungsfragen im Bereich Werkzeug- und Formenbau steht Ihnen Klaas Heide, Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen, unter Telefon +49 511 762 18208 oder per E-Mail unter heide@ifw.uni-hannover.de gern zur Verfügung.

 

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