Fehler im Fertigungsprozess ermitteln und korrigieren

Rund 75% aller Fertigungsfehler bei Bauteilen sind auf Temperaturschwankungen zurückzuführen. Die Wärmeausdehnung wirkt sich an Werkzeugmaschinen umso stärker aus, je größer das Bauteil und damit auch die entsprechenden Hebelarme der Maschine sind. Maßnahmen zum Konstanthalten der Temperatur von Maschine und Umgebung sind oft nicht möglich oder mit einem extremen Einsatz an Energie verbunden. Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie (IPT) verfolgt daher einen alternativen Ansatz. Ein dauerhaft in die Maschine integriertes Sensorsystem misst direkt die Verformung der Maschinenstruktur. Die Messdaten werden in einem mathematischen Modell weiterverarbeitet. Danach werden Korrekturwerte für die Zustellachsen berechnet, an die Steuerung übertragen und so die Positionierfehler korrigiert. Das Messprinzip beruht auf der Integration von thermisch sehr stabilen Stäben aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff in die Maschinenstruktur. Diese dienen als Referenz für die Verformungsmessung. Die Messung von Längenänderungen erfolgt mit üblichen Wegaufnehmern. Das Sensorsystem kann bereits bei der Konstruktion der Maschine berücksichtigt und fest installiert werden. Ein nachträgliches Anbringen der Sensoren an einer bestehenden Maschine ist ebenfalls möglich. Das Messsystem wurde am IPT bereits erfolgreich erprobt. Bei der praxiswirksamen Anbindung des Sensorsystems an eine Maschinensteuerung finden die Datenerfassung, die Modellrechnung und die Generierung von Korrekturdaten auf einem Echtzeitsystem statt, das mit Schnittstellen für unterschiedliche Feldbusse ausgestattet werden kann.