SPP 2183:  Eigenschaftsgeregelte Umformprozesse

• Fachliche Zuordnung: Maschinenbau und Produktionstechnik ; Informatik, System- und Elektrotechnik ; Materialwissenschaft und Werkstofftechnik ; Mathematik
• Förderung: Förderung seit 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 402694744

Die Produktionstechnik befindet sich im Übergang von automatisierten Systemen zu Cyber-Physischen Produktionssystemen (CPPS). Diese Systeme integrieren Informations- und Planungssysteme räumlich und zeitlich in die Produktionsanlagen und sollen eine robuste und wandlungsfähige Produktion ermöglichen. Dies erfordert auch ein Umdenken in der Gestaltung von Umformprozessen. Bauteile mit hoher Zuverlässigkeit und Lebensdauer werden heute noch überwiegend durch Umformen hergestellt. Geschmiedete Hochleistungskomponenten und umgeformte Blechbauteile haben z.B. Anwendungen in der Energie- und Verkehrstechnik sowie im Fahrzeugbau. Umformprozesse haben sich im Laufe der Zeit entwickelt und wurden zunehmend automatisiert. Die Regelungstechnik wurde hauptsächlich für die Steuerung der Bewegungsabläufe der Umformmaschinen eingesetzt. Umformprozesse laufen daher gesteuert ab und können nur begrenzt auf Schwankungen im Werkstück oder Störungen reagieren. Für den Einsatz in resilienten Fabriken der Zukunft müssen geregelte Prozesse entwickelt werden, die sich an veränderliche Bedingungen anpassen können. Die Eigenschaftsregelung von Umformprozessen ist erforderlich, um Bauteileigenschaften innerhalb von Spezifikationen einzustellen und Ausschuss zu reduzieren. Die Herausforderung bei der Entwicklung eigenschaftsgeregelter Umformprozesse liegt in der nichtlinearen und verteilten Wirkung des Werkzeugs auf das Werkstück. Umformprozesse müssen als zeitlich und räumlich verteilte Systeme betrachtet werden, um sie zu verstehen und zu regeln. Für die Entwicklung effizienter Regler muss der Umformprozess mathematisch beschrieben und für eine systematische Entwicklung zugänglich gemacht werden. Das Schwerpunktprogramm zielt darauf ab, die wissenschaftlichen Grundlagen der prozessintegrierten Eigenschaftsregelung von Umformprozessen zu erforschen und neue Ansätze zu erproben. Die Zusammenarbeit zwischen Umformtechnik und Regelungstechnik ermöglicht die methodenbasierte Auslegung regelbarer Umformsysteme und die Berücksichtigung von Sensoren und Aktoren in der Systemgestaltung. Die erste Phase des Programms hat gezeigt, dass Umformprozesse gezielt für die Eigenschaftsregelung entwickelt werden können. Die zweite Phase konzentrierte sich auf die Entwicklung von Softsensoren und deren Integration in Regelstrategien. Die dritte Phase konzentriert sich auf die Gestaltung von Umformprozessen für die Eigenschaftsregelung und den quantitativen Nachweis der Eigenschaftsregelung unter produktionsnahen Bedingungen. Das Programm zielt darauf ab, über den aktuellen Stand der Technik hinauszugehen und die Entwicklung eigenschaftsgeregelter Umformprozesse voranzutreiben.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Internationaler Bezug: Niederlande

Projekte

• Eigenschaftsgeregelte mehrstufige Warmblechumformung (Antragsteller Meurer, Thomas ;  Tekkaya, A. Erman )
• Eigenschaftsgeregelte Prozessgestaltung des Freiformbiegens unter Berücksichtigung der Halbzeugeigenschaften (Antragsteller Lohmann, Boris ;  Münstermann, Sebastian ;  Volk, Wolfram )
• Eigenschaftsorientierte Regelung von Verfestigungs- und Phasenumwandlungsprozessen beim Drücken und Drückwalzen metastabiler Austenite (Antragsteller Homberg, Werner ;  Trächtler, Ansgar ;  Walther, Frank )
• Eigenschaftsregelung beim Schmieden auf Spindelpressen durch Dosierung der Schlagenergie und lokal wirkende Aktoren (Antragsteller Bambach, Markus )
• Erforschung und experimentelle Umsetzung eines eigenschaftsgeregelten Reckschmiedeprozesses (Antragsteller Bambach, Markus ;  Herty, Michael )
• Geregeltes Drückwalzen zur Herstellung von Bauteilen mit definierter Verfestigung (Antragstellerinnen / Antragsteller Awiszus, Birgit ;  Härtel, Sebastian ;  Kanoun, Olfa )
• Gesteuerter fest-flüssig Übergang beim Gießwalzen (Antragsteller Drossel, Welf-Guntram ;  Prahl, Ulrich )
• Koordinationsfonds (Antragsteller Bambach, Markus )
• Koordinationsfonds (Antragsteller Bambach, Markus )
• Mehrgrößenregelung mit Störgrößenaufschaltung von umformend erzeugten Produkteigenschaften – Grundlagen und Anwendung auf das Stanzlochwalzen (Antragsteller Groche, Peter ;  Schulze, Volker )
• Regelung der Oberflächeneigenschaften kaltgewalzter Halbzeuge durch Entwicklung eines neuartigen Regelungskonzepts basierend auf Online-Rauheitsmessungen der Bandoberfläche (Antragsteller Hirt, Gerhard ;  Stemmler, Sebastian )
• Thermomechanisches Ringwalzen mit prädiktiver Eigenschaftsregelung (Antragsteller Brosius, Alexander ;  Halle, Thorsten )

• Sprecher: Professor Dr.-Ing. Markus Bambach