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Projekt
Ganzheitliche Prozesskettenmodellierung für die Aluminiumprofilumformung
Antragsteller
Professor Dr. Matthias Faes; Professor Yannis Korkolis, Ph.D.
Fachliche Zuordnung
Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
Förderung
Förderung seit 2025
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 558590357
Ziel des Projekts ist es eine ganzheitliche Modellierungsmethode zu entwickeln, um die Prozesskette zur Herstellung komplexer gebogener Aluminiumprofile zu simulieren, qualitätskritische Parameter (CTQ) vorherzusagen und Unsicherheiten einzubeziehen. Dies stellt die Grundlage für die Optimierung der Prozessparametern über die gesamte Produktionskette in der zweiten Phase dar, in welcher der Schwerpunkt auf der Erreichung optimaler CTQ-Ziele liegt. Zu den angestrebten CTQs gehören: 1) Rückfederung, 2) Wanddicke, 3) Energiebilanz der Prozesskette und 4) mechanische Performance. Es wird Robustheit gegenüber nicht reduzierbaren Unsicherheiten gewährleistet und eine Anleitung zur Minimierung reduzierbarer Unsicherheiten gegeben. Die Prozesskette entspricht der industriellen Herstellung von Automobilkomponenten und umfasst das Strangpressen, Biegen und die Wärmebehandlung von Aluminiumprofilen. Derzeit ist eine globale Optimierung der CTQs für die gesamte Prozesskette schwer zu erreichen, da die Prozessmodelle nicht für eine sequenzielle Verknüpfung ausgelegt sind. Unsicherheiten aufgrund variabler Prozessbedingungen und Materialeigenschaften erschweren zudem eine zuverlässige Produktion. Das Projekt verfolgt eine zweistufige Modellierungsstrategie. Die erste Stufe umfasst die Verwendung von physischen White-Box-Modellen, um ein Verständnis der Prozesskette und der Wechselbeziehung der Prozessparameter zu erlangen. Die zweite Stufe umfasst effizientere White-, Grey- und Black-Box-Modelle für Echtzeitanwendungen während der Produktion. Dazu gehört auch die Entwicklung neuer Surrogate-Modellierungsansätze. Das Forschungsvorhaben hat die drei Hauptziele: 1) Die Identifizierung, welche Stufen oder Parameter im Produktionsprozess die CTQs kritisch beeinflussen und die Bestimmung, ob diese Faktoren genau vorhergesagt werden können. Die Charakterisierung der Materialeigenschaften und Sensitivitätsanalysen sind wesentliche Bestandteile, um die einflussreichsten Faktoren zu bestimmen und ihre Unsicherheiten zu beseitigen. 2) Die Etablierung der Prozesskette im Labor und experimentelle Untersuchungen, um die Zusammenhänge zwischen den Parametern und ihre Auswirkungen auf die CTQs zu bestimmen. In diesem Zusammenhang werden die Anzahl und die Art der Sensoren ermittelt, die erforderlich sind, um signifikante Veränderungen in der Prozesskette zu erkennen, die sich auf die CTQs auswirken. Diese Sensoren sind entscheidend, um später schnelle Anpassungen auf Grundlage der entwickelten schnellen Modellierungsansätze zu ermöglichen. 3) Die Verbesserung der Robustheit der CTQ-Parameter unter den nicht reduzierbare Unsicherheiten im Prozess. Dies beinhaltet die Einbeziehung und Verfolgung miteinander verbundener Unsicherheiten während des gesamten Produktionsprozesses. Es werden Methoden entwickelt, um abhängige und unabhängige Unsicherheiten zu quantifizieren und sie in den allgemeinen Modellierungsrahmen zu integrieren, um zuverlässige Ergebnisse zu gewährleisten.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
