Adaptive Qualitätsregelung mittels Tolerierung und Produktionsstrategien für die effiziente Produktion von Hochpräzisionsbauteilen

• Antragstellerin: Professorin Dr.-Ing. Gisela Lanza
• Fachliche Zuordnung: Produktionssystematik, Betriebswissenschaften, Qualitätsmanagement und Fabrikplanung
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 431571877

Motivation Schlüsselfunktionen in komplexen Baugruppen könnenhäufig nur durch Hochpräzisions-bauteile realisiert werden. Dabeibewegen sich die Hersteller im Spannungsfeld zwischen sehr hohenQualitätsanforderungen, Kostendruck und steigenderVariantenvielfalt. Besonders herausfordernd sind komplexeBauteilgeometrien mit funktionskritischen Toleranzen, welche kleinerals 5 μm sind. Solche Toleranzen erreichen die technologischenGrenzen der prozesssicheren Fertigung. Einerseits sollen Kostendurch hohe Durchsätze unter Billigung größererFertigungsabweichungen eingespart werden. Andererseits sichernengere Toleranzen und gesteigerte Produktionsfähigkeiten die Funktionstüchtigkeitder Hochpräzisionsbauteile. Grundsätzlich existierenzwei Ansätze, um die genannten Herausforderungen zu überwinden:die adap-tive Tolerierung durch den Produktentwickler und die Wahlder adaptiven Produktionsstrategie durch den Produktionsplaner.Beide Ansätze ermöglichen produzierenden Unternehmen diewirtschaftliche Herstellung von Präzisionsprodukten im globalenWettbewerb. Eine kombinierte Anwendung der An-sätze wurde bishernicht untersucht. Ansatz Ein neuer ganzheitlicher Ansatz deradaptiven Tolerierung und adaptiven Produktionsstrategien wirdentwickelt. Er nimmt sowohl technische als auch wirtschaftlicheBewertung der produzierten Pro-dukte vor. Der Ansatz vereintKonstruktionsanforderungen, Leistungseigenschaften des Produkts,statistische Fertigungs- und Montageabweichungen undMessunsicherheiten zu einem gemeinsamen Model. Es erlaubt diequantitative Betrachtung der Effekte beider Ansätze auf dieProduktfunktions-eigenschaften und die notwendigenProduktionskosten. Die adaptive Tolerierung dient der optimalenToleranzzuweisung von Bauteilmerkmalen unter techni-schen undwirtschaftlichen Aspekten. Die adaptiven Produktionsstrategien nutztdie individuelle, echt-zeit-nahe Auswertung vonKomponentenmerkmalen in einem cyberphysischenProduktionssystem zur Auswahl geeigneter Komponenten. DieseStrategien werden durch ein produktbezogenes Funktions-modellverbunden. Es enthält quantitative Zusammenhänge zwischenFertigungsabweichungen und Funktionserfüllung und ermöglicht dieIntegration von detailliertem Produktwissen in die zuvor beschriebenenStrategien. Ergebnis Der Nachweis gesteigerter Qualitätund Wirtschaftlichkeit durch Verwendung der entwickel-ten Methodeerfolgt exemplarisch anhand von Mikrogetrieben für präziseDentalinstrumente. Solche Getriebe weisen hoheQualitätsanforderungen sowie komplexe Wechselwirkungen mehrererMerkmale der Komponenteneigenschaften auf. Mittels diesesAnwendungsfalls kann somit die Übertragbarkeit und allgemeineAnwendbarkeit der entwickelten Methoden gezeigt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Kooperationspartner: Professor Jean-Yves Dantan, Ph.D.
• Mitverantwortlich: Dr.-Ing. Benjamin Häfner