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Potentiale von Smart Materials für die Regelung von Fertigungsprozessen

Vortrag gehalten auf der 3. Fachtagung "Sensitive Fertigungstechnik", 05. November 2015, Magdeburg
 
: Bucht, Andre; Pagel, Kenny; Zorn, Wolfgang; Kunze, Holger; Drossel, Welf-Guntram

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Präsentation urn:nbn:de:0011-n-3706258 (3.4 MByte PDF)
MD5 Fingerprint: 42641eeb1dbe58e34b1a91d6872b18af
Erstellt am: 13.1.2016


2015, 33 Folien
Fachtagung Sensitive Fertigungstechnik <3, 2015, Magdeburg>
Deutsch
Vortrag, Elektronische Publikation
Fraunhofer IWU ()
Smart Materials; Sensorik; Aktorik; Fertigungsprozess; Prozessregelung

Abstract
Der Trend zu immer kürzeren Innovationszyklen führt zu geringer werdenden Losgrößen bei gleichzeitig wachsender Bandbreite an zu produzierenden Bauteilen. Vor diesem Hintergrund stellt sich die Frage, wie Qualität und Produktivität trotzdem weiter gesteigert werden können. Ein möglicher Ansatz besteht in der Flexibilisierung von Fertigungssystemen und –prozessen. Die Maschine passt sich selbst und den Bearbeitungsprozess an die jeweilige Aufgabe an und überwacht In-Line den Prozessablauf und das Ergebnis. Notwendige Korrekturen werden eigenständig ohne Eingriff von außen durchgeführt. Wesentlich für die Umsetzbarkeit, ist dafür einerseits die Möglichkeit Informationen über das Prozessgeschehen möglichst nah an der Wirkungsstelle zu gewinnen. Andererseits muss eine adäquate Möglichkeit vorhanden sein, an geeigneter Stelle in den Fertigungsprozess einzugreifen.
Smart Materials sind Werkstoffe, die aufgrund von Koppelmechanismen in der Lage sind, Energien auf Werkstoffebene wandeln. Sensoren und Aktoren können damit meist sehr einfach und robust aufgebaut werden. Eine Integration nahe der Wirkstelle, z.B. in das Werkzeug, ist in den meisten Fällen möglich. Aufgrund der Vielfältigkeit der verfügbaren Werkstoffe ergeben sich unterschiedlichste Einsatzszenarien. Der Beitrag zeigt Beispiele für solche neuen prozessnahen Aktoren und Sensoren auf und verdeutlicht so das entstehende Potential. Werkzeugintegrierte Sensoren messen die Druckverteilung beim Tiefziehen. Piezokeramische Aktoren, ebenfalls in das Werkzeug integriert, können die Druckverteilung im laufenden Prozess anpassen und sorgen so dafür, dass der Fertigungsprozess im optimalen Prozessfenster arbeitet. Thermische Formgedächtnislegierungen erreichen immense Arbeitsdichten. In die Struktur von Maschinenkomponenten integriert, kompensieren sie thermische Deformationen oder gleichen Werkzeugverschleiß aus. In der spanenden Bearbeitung werden piezokeramische Aktoren genutzt, um mittels hochdynamischer Zustellbewegungen Unrundbearbeitung ober Oberflächenstrukturierung zu realisieren. Mit neuartigen piezokeramischen Schichten können Schnittkräfte beim Fräsen direkt an der Wendeschneidplatte gemessen werden. Der Vortrag bietet einen Überblick über aktuelle Entwicklungen im Bereich der prozessnahen Aktorik und Sensorik auf Basis smarter Materialien und zeigt so zukünftige Entwicklungslinien auf.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-370625.html