Produktion

Automatisierung und Digitalisierung in der industriellen Produktion

Produktion

Monitoring (Überwachung und Regelung) des Produktionsprozesses

Industrie 4.0 und Big Data sind Treiber für neue Innovationen in der Prüftechnik. Letztere ist ein unverzichtbares Element in der intelligenten Fabrik der Zukunft. Dabei muss die Prüfung vom Labor in die Produktion verlagert werden. Das Fraunhofer IZFP entwickelt Anwendungsszenarien und Lösungen für diese fertigungsintegrierte Prüfung.

Der Fokus liegt dabei auf neuen Produktionsverfahren, da diese immer auch das Risiko für neue Qualitätsprobleme in sich tragen. Zu den aktuellen Entwicklungsschwerpunkten zählen z. B. das Presshärten, das Rührreibschweißen und Verfahren zur Herstellung von Verbundwerkstoffen und Werkstoffverbunden aus CFK, Aluminium, Titan und Magnesium.

Adaptive Fertigungsverfahren werden zunehmend genutzt, da sie schnell an wechselnde Erfordernisse der mass customization angepasst werden können. Um diese komplexen Produktionsprozesse zu überwachen, muss die Qualitätsprüfung in-process und in-situ durchgeführt werden können, wofür das Fraunhofer IZFP neue Prüflösungen entwickelt. Neue Aufgaben und Herausforderungen erfordern auch neue Qualifikationen und Kompetenzen. Aus diesem Grunde beteiligt sich das Fraunhofer IZFP gemeinsam mit der Grundig Akademie an der Gestaltung von Ausbildungslehrgängen zu neuen Fertigungsverfahren, beispielsweise dem Presshärten und dem Rührreibschweißen.

In naher Zukunft wird die fertigungsintegrierte Prüfung dazu genutzt werden, um mit Hilfe verteilter, vernetzter Sensoren ein nahezu vollständiges Echtzeit-Abbild kompletter Produktionsabläufe zu generieren. Mess- und Prüfdaten werden mit weiteren produktionstechnischen Daten kombiniert; mit Methoden des maschinellen Lernens können dann selbstregelnde bzw. selbstoptimierende Fertigungsprozesse realisiert werden. Dementsprechend ist die fertigungsintegrierte Prüfung auch mit dem Thema Big Data eng verknüpft. Schon heute entwickelt das Fraunhofer IZFP intelligente Überwachungs- und Regelsysteme auf Basis von Datenfusion, z. B. für das Laserstrahlschweißen.

Als Folge von Industrie 4.0 wird der Automatisierungs- und Vernetzungsgrad in der Qualitätssicherung stetig steigen. Neuartige Roboter und autonome Systeme können die Palette von möglichen Anwendungen der fertigungsintegrierten Prüfung deutlich erweitern. Das Fraunhofer IZFP setzt dabei auf kollaborierende Roboter. Deren Einsatz beim Übergang von der manuellen zur automatisierten Prüfung gewährleistet Reversibilität und ermöglicht es, Entwicklungsrisiken zu minimieren.

Stichworte

Adaptive Fertigungsverfahren, Fertigungsintegration, kollaborierende Roboter, Presshärten, Rührreibschweißen

Sensorsysteme: Automatische Konfiguration und Aufnahmeplanung

Maschine-Material-Interaktion: In die Produktionslinie integriertes 3MA-System zur Überwachung mechanisch-technologischer Materialeigenschaften von Bandstahl während der Herstellung

Robotergestütztes Inline-Überwachungssystem (Monitoringsystem) für vergüteten Bandstahl

Kontinuierlich selbstregelnde Positionierung des Sensors durch den Roboter auf Basis der
sensoreigenen Signalerzeugung und -verarbeitung

Kontinuierliche Ermittlung von Härte und Eigenspannungen im Band

Permanente Nachregulierung des Prozesses mittels selbständiger Extraktion relevanter Informationen durch das »kognitive Sensorsystem«

Weitere Informationen

Härte, Härtetiefe, Eigenspannungen, Streckgrenze, Zugfestigkeit

Zerstörungsfreie Prüfung pressgehärteter Karosserieteile mit 3MA

Zerstörungsfreie Prüfung von Härte- und Eigenspannungs-Tiefenprofilen mit 3MA am Beispiel von Ventilfedern

Oberflächenrissprüfung: Automatisiertes Thermographie-Prüfsystem für Eisenbahnräder

© Foto Fraunhofer IZFP

Robotergestützte Oberflächenrissprüfung an Eisenbahnrädern für Hochgeschwindigkeitszüge mittels induktiv angeregter Thermographie

Substitutionsverfahren der klassischen Oberflächenrissprüfung (Magnetpulverprüfung): Großflächig, schnell und bildgebend

Zerstörungsfrei, automatisierbar und in den Fertigungsprozess integrierbar

Objektive/automatische Fehlererkennung auch von verdeckten (oberflächennahen) Fehlern durch intelligente Auswertealgorithmen

Berührungslos und koppelmedienfrei

Quantitative Risstiefenabschätzung

 

 

Hochfrequenz-Ultraschall­prüfung: Optimierung der Qualität der Laserschweißnaht am Beispiel pressgehärteter Stähle

© Foto Fraunhofer IZFP

3D-Profil einer Laserschweißnaht

Integration der HF-Ultraschallprüfung zur schnellen, effizienten Überwachung, Dokumentation und Optimierung der Laserschweißnahtqualität

Validierung des Verfahrens zur Bestimmung aller relevanten Qualitätsmerkmale (Schweißnahtverlauf, Fehlstellenexistenz etc.)

Detektion typischer Fehlerarten beim Laserstrahlschweißen, z. B. »falsche Freunde«, »starker Nahteinfall«, »Durchschüsse« sowie Poren mit minimalem Durchmesser von ca. 0,2 mm

Zum Flyer

Clinchen: Off- und Online Bestimmung der Bodendicke im Clinchpunkt

© Foto Fraunhofer IZFP

Prototyp zur Offline-Bestimmung der Bodendicke im Clinchpunkt

Qualitätsüberwachung der Clinchpunkte mittels Wirbelstrom-Mehrfrequenzverfahren

Kombination mehrerer Wirbelstromfrequenzen

Unterscheidung von Störgrößen wie Sensorabhebung von der Oberfläche, Leitfähigkeits- und Permeabilitätsänderungen

Kalibrierung notwendig

Zum Flyer