Je nach Branche entfallen bis zu 20 Prozent der Durchlaufzeit und bis zu 25 Prozent der Herstellungskosten spanend gefertigter Bauteile auf die Qualitätssicherung. Um diese Kosten – zum Beispiel bei der Fertigung von Metallteilen für die Medizintechnik – zu senken, hat das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen ein datengestütztes Verfahren zur Qualitätsprognose entwickelt. Dieses wird nun im Exist-Forschungstransfer-Projekt „Quantify“ in eine eigens entwickelte Software umgesetzt. Damit lässt sich die Bauteilqualität bereits während der Fertigung auf Grundlage von Maschinendaten vorhersagen. Das Projektteam plant, die Software bis zur Marktreife weiterzuentwickeln und die neue Predictive-Quality-Lösung noch in diesem Jahr mit einer Ausgründung der zerspanenden Industrie zur Verfügung zu stellen.
Die Software übersetzt die internen Daten der Produktionsmaschinen und Sensoren direkt in verwertbare Informationen zur Qualität des gefertigten Bauteils. Der digitale Zwilling des gefertigten Bauteils kann mit dem vorab erstellten CAD-Modell abgeglichen werden, sodass Abweichungen zwischen Modell und Bauteil einfach und schnell erkannt werden. Gleichzeitig erleichtert die Software auch die herkömmliche Qualitätssicherung, da der Blick zielgerichtet auf kritische Bauteilbereiche gelenkt werden kann. Das kann dazu beitragen, Prüf- und Produktkosten weiter zu senken.
Informationen zur Qualität werden anhand des digitalen Zwillings gezeigt
Neu an der Software sind die ausgereiften Technologiemodelle: Sie bilden komplexe Wechselwirkungen im Zerspanprozess präzise ab und berücksichtigen beispielsweise Positionsabweichungen der Maschine, Prozesskräfte, den Werkzeugverschleiß und die Bauteil- und Werkzeugabdrängung. Die aufbereiteten Informationen werden in der Maschinensteuerung, auf einem Tablet oder anderen Geräten anhand des digitalen Zwillings dargestellt.
Nach der Entwicklung einer ersten Stand-Alone-Lösung für die Qualitätsprognose in der Fertigung sollen ein Plug-in für CAM-Systeme entwickelt und standardisierte Schnittstellen zu den Softwaresystemen der Qualitätssicherung bereitgestellt werden. Die Software kann so zukünftig in gängige Industrial-Internet-of-Things (IIoT)-Plattformen integriert werden. Die Daten, die im Verlauf der Fertigung gesammelt werden, analysiert eine künstliche Intelligenz, die Wechselwirkungen sichtbar macht.
Gemeinsam mit Unternehmen aus der Industrie soll die Software ab Sommer 2021 weiterentwickelt werden.
Kontakt
Fraunhofer IPT:
Steinbachstr. 17
52074 Aachen
Vincent Gerretz M.Sc.
Tel.: +49 (0)241 8904–273
Marcel Wilms M.Sc.
Tel.: +49 (0)241 8904–225
