Technologien in Grenzbereichen betreiben

Maximale Produktivität durch Online-Qualitätsüberwachung

Mit konsequenter Vernetzung von Software zur Prozesssimulation, Regelungs-, Steuerungs- und Qualitätsüberwachungssystemen lassen sich adaptive Regelungskonzepte für Produktionsanlagen umsetzen. Solche Regelungssysteme greifen idealerweise auf das vorhandene Prozesswissen zurück und erlauben damit eine hochflexible Fertigung. Durch integrierte Prozesssimulationen lassen sich optimale Maschinenparameter ermitteln, auf die Steuerungssysteme zurückgreifen können. Kostspielige Iterationen am realen Bauteil bis die optimalen Prozessparameter erreicht sind, sind dann nicht mehr erforderlich.  

Durch eine ergänzende Online-Qualitätsüberwachung, die mit dem Regelungssystem verknüpft ist, erhält die Steuerung ein direktes Feedback über den laufenden Prozess und den Zustand von Bauteil und Werkzeug. So können Prozesse bis an ihre Grenzen ausgereizt werden, ohne dabei die Bauteilqualität zu gefährden. Die Vernetzung sämtlicher System- und Softwarelösungen anhand geeigneter Schnittstellen und Datenverarbeitung ist dabei eine Grundvoraussetzung. Die Daten müssen dazu kontinuierlich und strukturiert in Datenbanken importiert, sortiert und mit geeigneten Analysemethoden ausgewertet werden.

Für Wickelanlagen zur Herstellung von Bauteilen aus thermoplastischen Faserverbundkunststoffen entwickelt das Fraunhofer IPT im EU-Forschungsprojekt »AmbliFibre« gemeinsam mit internationalen Partnern beispielhaft solch ein adaptives Regelungskonzept. Die Anlage soll für die hochflexible Fertigung von Rohren für die Öl- und  Gasindustrie ebenso geeignet sein wie für die Herstellung von Druckbehältern, die im Automobilbereich zum Einsatz kommen.

Mit einer Simulationssoftware werden dazu bereits in der Maschine die thermischen Charakteristiken in der Prozesszone untersucht und die Wärmeenergie bestimmt, die für das Wickeln erforderlich ist. Hier muss einerseits eine ausreichende Aufschmelzung des Matrixsystems gewährleistet werden, andererseits ist aber zu vermeiden, dass System und Werkstoffe während des Fertigungsprozesses überhitzen. Die Maschinensteuerung kann auf Grundlage der Datenanalyse die Leistung der Wärmequelle regeln und anpassen.

Eine kontinuierliche Überwachung der Wickelqualität stellt sicher, dass sich das Produktionssystem der maximalen Prozessgeschwindigkeit annähern kann, ohne dass die Produktqualität darunter leidet – ein beachtlicher Produktivitätsgewinn.