Die Herstellung präziser Bauteile, etwa für die Luftfahrt oder Medizintechnik, verlangt von produzierenden Unternehmen häufig aufwendige 100%-Kontrollen. Aufgrund des Fachkräftemangels verhindern diese Kontrollen in vielen Unternehmen einen Drei-Schicht-Betrieb, doch auch ihre Automatisierung führt mit konventionellen Messsystemen zu hohen Nebenzeiten. Daher entwickeln das Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) gemeinsam mit der Mack Burgrieden GmbH im Forschungsprojekt "QPredict" ein innovatives Fertigungssystem, das einen vollständig automatisierten und wirtschaftlichen Drei-Schicht-Betrieb zur Herstellung präziser Bauteile ermöglicht.
Das Fertigungssystem baut auf dem Prinzip der virtuellen Qualitätskontrollen (engl.: Predictive Quality) auf. Im Gegensatz zu herkömmlichen 100%-Kontrollen durchgeführt wird, bei denen jedes gefertigte Bauteil vermessen wird, werden relevante Qualitätsgrößen des Bauteils (z. B. die Maßhaltigkeit) vorhergesagt. Grundlage für die Vorhersage sind eine Vielzahl von Prozesssignalen sowie die Prozessbedingungen, die in digitalen Werkstückzwillingen strukturiert gespeichert werden.
Die Vorhersage der Qualität beschränkt sich dabei nicht eine reine Klassifikation zwischen Gut oder Schlecht, sondern liefert quantitative Aussagen zu den geometrischen Abmaßen der gefertigten Bauteile. Dies wird durch den Einsatz von maschinellem Lernen ermöglicht. Ein zentrales Element des Systems ist dabei die Bestimmung der Vorhersageunsicherheit. Erst bei erhöhter Unsicherheit der Modellvorhersage wird eine nachgelagerte Endkontrolle mit konventionellen Messmitteln ausgelöst. Auf diese Weise soll eine zuverlässige Qualitätssicherung bei gleichzeitig reduzierten Nebenzeiten realisiert werden.
Zur Steigerung der Systemrobustheit wird der virtuellen Qualitätssicherung eine prozessparallele Anomalie-Detektion vorgelagert. Diese soll Prozessstörungen frühzeitig erkennen und dadurch sicherstellen, dass diese Prozesse von der Qualitätsvorhersage ausgeschlossen werden.
Durch die Entwicklung und Integration einer automatisierten Prozessadaption soll das System in bekannten Störsituationen Anpassungen am Fertigungsprozess selbstständig durchführen können. In Kombination mit einer automatischen Be- und Entladung von Werkstücken entsteht somit ein hochautomatisiertes, adaptives Fertigungssystem, das Nebenzeiten reduziert und eine hohe Prozesssicherheit gewährleistet.
Kontakt:
Für weitere Informationen steht Ihnen Aleks Arzer Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen der Leibniz Universität Hannover, unter Telefon +49 511 762 18309 oder per E-Mail ([email protected]) gern zur Verfügung.