Vorgehen

Vorgehen

Um einen möglichst großen Anteil der beim Schmieden auftretenden Fehler zu erkennen, werden in dem Projekt zwei Wege der Fehleridentifikation betrachtet. Zum einen werden Strom-Zeit-Signale im Hinblick auf ihre Ausprägungen und Korrelationen mit Schmiedefehlern untersucht. Zum anderen wird eine Einrichtung zur Überwachung der Formfüllung entwickelt, installiert und praktisch erprobt.

Zunächst werden praxisrelevante Schmiedebauteile identifiziert. Auf Basis der aufgenommenen Strom-Zeit-Verläufe wird im zweiten Schritt die Prozessüberwachung zur Fehleridentifikation entwickelt. Wie der Stromverlauf aufgenommen und wo am Gesenk die dazu erforderliche Hardware angebracht werden kann, wird im Rahmen der Konzeption festgelegt. Im Anschluss erfolgt die Installation der erforderlichen Komponenten. Zudem wird eine Software entwickelt, die die Verarbeitung und Speicherung der aufgenommenen Daten ermöglicht.

Um das Prozessüberwachungssystem zu validieren, werden am IPH und bei Projektpartnern praktische Schmiedeversuche durchgeführt. Diese Versuche umfassen sowohl „Gutteil-Prozesse“ als auch fehlerbehaftete Prozesse mit provozierten Störungen. Die Gutteil-Referenzverläufe werden in einer Datenbank hinterlegt und für Untersuchungen genutzt, bei denen den Prozessstörungen charakteristische Muster/Anomalien in den Strom-Zeit-Verläufen zugeordnet werden. Anhand der Ergebnisse wird das bisherige Überwachungskonzept konkretisiert.

Für die Entwicklung des zweiten Überwachungskonzeptes sind Stoffflusssimulationen mit Hilfe der Finiten-Elemente-Methode (FEM) erforderlich. Dadurch werden die kritischen Gravurbereiche hinsichtlich der Formfüllung identifiziert und lokalisiert. Danach werden in diese Bereiche „Leiterstäbe“, isoliert von Gravur und Gesenk, eingebracht. Berührt das Umformteil während des Prozesses den Leiterstab, schließt ein Stromkreis und die Formfüllung wird indiziert.

Die Übertragung der Signale wird drahtlos umgesetzt. Berücksichtigung finden müssen dabei insbesondere die rauen Prozessbedingungen (z. B. Hitze, Kräfte, Schmierstoffe). Die Hardware zur Datenübertragung besteht im Wesentlichen aus der Vorverarbeitung und dem Sender sowie einem Empfänger an der Analyseeinheit. Im Rahmen des Projekts werden die Technologien zur drahtlosen Datenübertragung WLAN und ZigBee auf Erfüllung der gegebenen Anforderungen (z. B. Reichweite) hin überprüft und umgesetzt. In praktischen Versuchen erfolgt am IPH die Überprüfung der entwickelten Prozessüberwachungsalgorithmen. Abschließend werden das entwickelte Konzept auf ein in der Schmiedeindustrie relevantes Schmiedebauteil bzw. Werkzeug übertragen und die Übertragungs- und Ausgabeeinheit in einen Serienprozess integriert.