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Entwicklung einer allgemeingültigen Regelbasis für thermische Spritzverfahren mit Hilfe des präventiven Qualitätsmanagements, Kennwort: ProSpray

Abschlussbericht zum Innonet Projekt ProSpray IN-3530. Berichtszeitraum: 07/2003 - 06/2006
 
: Schwenk, A.; Wank, A.; Bobzin, K.; Ernst, F.; Schmitt, R.; Dören, J.; Zierhut, J.

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Fulltext (PDF; )

Aachen: Fraunhofer IPT, 2007, 86 pp.
Reportnr.: FKZ 16 IN 0177/16 IN0178
German
Report, Electronic Publication
Fraunhofer IPT ()
thermisches Spritzen; Qualitätsmanagement; Kostenreduktion; Qualitätsregelkarte; Einflussgröße; Störgröße; Online-Überwachung; Online-Regelung; Materialeigenschaft; Bauteileigenschaft; Norm; Richtlinie; Schichtdicke; Härte; Haftfestigkeit; Porosität; zerstörende Prüfung; neuronales Netz; Parameteroptimierung; Beschichtungsverfahren

Abstract
Der Prozess des thermischen Beschichtens ist für die spätere Produktqualität enorm wichtig. Die Prüfung auf Fehler der Schichten kann oftmals nur mit Hilfe einer zerstörenden Materialprüfung geschehen. Damit ist es für eine Kostenreduktion und eine kontinuierliche Qualitätsverbesserung notwendig, die Qualität der Beschichtung bereits während der Fertigung zu gewährleisten. Um dies zu erreichen, ist eine robuste Prozessauslegung notwendig. An dieser Stelle bietet es sich an, einen Qualitätsregelkreis aufzubauen. Durch eine detaillierte Analyse der möglichen Einflussgrößen und eine Darstellung der gegenseitigen Abhängigkeiten wird eine Regelbasis erstellt. Mit Hilfe der erstellten Regelbasis kann auf Änderungen von Störgrößen reagiert werden und so eine reproduzierbar hohe Qualität produziert werden. Obwohl mittlerweile eine große Anzahl von Online-Messverfahren kommerziell erhältlich sind, gibt es derzeit kein geeignetes Konzept zur Eigenschaftssicherung thermisch gespritzter Beschichtungen über eine Online-Kontrolle. Neben der Prognose von Schichteigenschaften ist die Prozessregelung ein weiterer wichtiger Schritt zur Qualitätssicherung. Die zunehmenden Anforderungen an eine gleichbleibend hohe Produktqualität machen den Einsatz eines effektiven Qualitätsmanagements jedoch notwendig. Produkt dieses Vorhabens wird ein Offline Regler sein, der in Kombination mit dem eingesetzten PFI System eine computerunterstützte Regelung des Thermischen Spritzens ermöglicht. Die Regelung der Material- und Bauteileigenschaften in den Beschichtungsprozessen als Baustein der Qualitätssicherung stellt eine wegweisende Neuerung im Hinblick auf eine hohe Produktsicherheit dar. Die betrieblichen Grundlagen und Voraussetzungen zur Qualitätssicherung beim thermischen Spritzen, die in verschiedenen Normen und Richtlinien festgehalten stellen in Kombination mit hohen Ausbildungsqualifikationen der Fachleute eine solide Basis für qualitativ hochwertige Beschichtungen dar. Für den Kunden relevant ist die direkte Prüfung der aufgebrachten Schicht. Dazu werden je nach Anwendung verschiedene Kennwerte wie z.B. Schichtdicke, Härte, Haftfestigkeit und Porosität der aufgebrachten Schicht in einer zerstörenden Prüfung ermittelt. Der Wunsch nach einer Regelung des thermischen Spritzprozesses geht einher mit der Forderung nach reproduzierbaren Prozessergebnissen auch bei Verschleiß der Anlage und dem Einfluss weiterer Störgrößen. Grundlage für eine Regelung des Prozesses ist die Existenz von Mess- und Einflussgrößen, die überwacht und geregelt werden sollen. Die Untersuchung verschiedener Architekturen neuronaler Netze hat für das thermische Spritzen die Vorteile der Backpropagation offenbart. Mit dieser Art von Netzstruktur können diese Beschichtungsprozesse sinnvoll gesteuert werden. Die Vorhersage entsprechender Anlagenparameter zur Erhaltung einer gewünschten Schichtqualität ist durch einen solchen Regler möglich. Zusammenfassend kann festgestellt werden: Die Verbesserung der Möglichkeiten zur Qualitätssicherung und Überwachung geht einher mit einer Steigerung der Akzeptanz der Technologie Thermisches Spritzen und einer Erweiterung der Anwendungsfelder dieser Beschichtungstechnik. Eine Möglichkeit zur präventiven Qualitätssicherung, das heißt zur Überwachung der Schichteigenschaften während des Beschichtungsprozesses bietet die online Prozessdiagnostik. Eine derartige Überwachung in Kombination mit einem leistungsfähigen Regler ist in der Lage den Prozess online zu überwachen und Anhand dieser Daten dem Bediener die optimalen, das heißt an den Anlagenzustand angepasste, Beschichtungsparameter auszugeben. Grundlage dieser Regelung muss ein kostengünstiges und einfach bedienbares Diagnostikgerät und ein lernfähiger Regler sein. Diese Vorraussetzungen erfüllen das System Particle Flux Imaging (PFI) und ein Regler auf Grundlage neuronaler Netze. Ziel der Forschung ist hierbei die Implementierung eines geeigneten neuronalen Netzes in das PFI-System, um so eine industrietaugliche offline Regelung zu erhalten.
Entnommen aus TEMA

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-77983.html