Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Fehlersuche ohne Produktionsstopp

21.05.2010
Fertigungsabweichungen simulieren – Ursachen eliminieren – Prozesse optimieren: Das kann die Software CutS, die am Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen der Leibniz Universität Hannover für die Forschung entwickelt wurde, die aber auch Industriekunden im Rahmen von Optimierungsanalysen zur Verfügung steht.

Plötzlich auftauchende kleine Abweichungen in der spanenden Fertigung können viele Gründe haben: gegeneinander verschobene Achsen bei der Werkzeug/Bauteil-Positionierung, beginnendes Spiel in der Spannvorrichtung, die falsche Form des Werkzeugs, einen systematischen Fehler, etwa einen Denkfehler bei der Prozessauslegung, oder eine Kombination dieser Gründe. Manchmal ist die Abweichung selbst gar nur eine Mess-Illusion.

Volker Böß, Mathematiker und promovierter Maschinenbau-Ingenieur, hat all das schon erlebt. Er arbeitet als Leiter der CAx-Entwicklung am Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen, das Teil des Produktionstechnischen Zentrums Hannover (PZH) ist. Gemeinsam war den Industriekunden, mit denen er die Ursache ihrer Soll-Abweichungen gesucht und gefunden hat, eins: „Die Ingenieure hatten immer eine oder auch gleich mehrere Vermutungen, wo das Problem liegen könnte, aber diese Vermutungen zu testen wäre extrem aufwändig und teuer gewesen. Denn meistens bedeutet das ja Produktionsstopp“.

Aus diesem Grund fragten sie stattdessen Volker Böß um Rat. Denn er testet die Vermutungen, ohne Maschinen auseinanderzunehmen. Am Anfang eines neuen Kontakts steht immer die intensive Diskussion. Oft hilft schon der kritische Blick von außen, mögliche Fehlerursachen zu entdecken, an die bisher noch niemand gedacht hat. Schritt zwei ist die Simulation des problematischen Fertigungsschrittes mit Solldaten. Wenn diese Simulation das Sollergebnis liefert, ist gleich zweierlei gewonnen: „Damit können wir einen systematischen Fehler schon mal ausschließen. Und natürlich dient dieser Schritt auch als vertrauensbildende Maßnahme“, gibt Böß zu. Vertrauen in seine Software CutS, mit der er – das ist mit diesem Schritt dann nachweislich belegt – in der Lage ist, den realen Prozess nachzubilden.

Zum Beispiel beim Schleifen von Rotoren: Ein Industriekunde stellt dabei Abweichungen von der Sollkontur fest und bittet Böß um Hilfe. Dieser bildet zunächst die Idealbedingungen der eingesetzten Schleifmaschine nach und kann damit zeigen, dass auch die vom Kunden zur Prozessauslegung verwendete Software keinen systematischen Fehler verursacht. Anschließend bringt er gezielt Fehler in die CutS-Simulation ein und vergleicht das Ergebnis – das mithilfe der Software MatLab aufbereitet wird – mit den realen Werkstücken und deren Abweichungen von der Sollkontur.

Mögliche Fehlerursachen kennt Volker Böß jeweils aus der gemeinsamen, vorherigen Analyse. Gemäß dieser vermuteten Fehler variiert er entsprechend die Parameter in CutS – beispielsweise den Anstellwinkel des Werkzeugs, wenn dieser als mögliche Fehlerquelle verdächtigt wird – und schaut, was dabei herauskommt. Meistens lässt der „echte Fehler“ auch in der Simulation nicht lange auf sich warten und das Bauteil wird, in der simulierten Fertigung, mit genau der Abweichung erzeugt, die den Kunden in der Produktionsrealität das Leben schwer macht. „Je genauer man vorher die Situation gemeinsam durchdenkt, desto schneller kommt man mit CutS an den heiklen Punkt.“ Tatsächlich testet Böß aber auch die anderen „Verdächtigen“, denn gelegentlich ergeben sich überraschende Wechselwirkungen verschiedener möglicher Fehlerquellen.

Im Rotoren-Beispiel zeigte sich, dass ein Ausgleich des angenommenen Fehlers durch die Änderung von Maschinenparametern nicht möglich war. Eine Alternative zur erforderlichen Anpassung der Zustellung bestand aber darin, das Schleifscheibenprofil zu verschieben. Um dieses vorgeschlagene Korrekturverfahren zu überprüfen, bildete Böß in der Simulation nicht nur den Fehler, sondern auch die entsprechenden Korrekturen ab und erreichte eine sehr gute Überdeckung mit der Sollkontur. Eine Überdeckung, die sich später übrigens auch in der realen Produktion genau so einstellte.

Hinweis an die Redaktion:
Für weitere Informationen steht Ihnen Dr.-Ing. Volker Böß vom Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen unter Telefon +49 511 762 4855 oder per E-Mail unter boess@ifw.uni-hannover.de zur Verfügung.
Zum Produktionstechnischen Zentrum Hannover (PZH):
Das PZH ist Teil der Leibniz Universität Hannover; seit 2004 sind die sechs produktionstechnischen Institute der Fakultät für Maschinenbau in diesem Zentrum zusammengeschlossen. Zum PZH gehören außerdem die PZH GmbH, die als Universitätstochter unter anderem die Verwaltung des Gebäudes und Aufgaben des Technologietransfers übernimmt, und zahlreiche Unternehmen der Produktionstechnik. Rund 450 Menschen arbeiten im PZH, darunter etwa 250 (Ingenieur-)Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen. Dazu kommen rund 400 studentische Hilfskräfte.

Das PZH ist eine Lehr- und Forschungsstätte. Grundlagen- und industrielle Auftragsforschung werden hier auf höchstem Niveau betrieben: 2009 hat das PZH fast 21 Millionen Euro Drittmittel eingeworben. Im Förder-Ranking 2009 der Deutschen Forschungsgemeinschaft wird die Leibniz Universität im Bereich Produktionstechnik als mit „erheblichem Abstand bewilligungsstärkste Einrichtung“ der DFG geführt. Der Maschinenbau der Leibniz Universität insgesamt erreichte im CHE-Ranking 2010 in den drei Forschungskategorien „Forschungsgelder“, „Promotionen“ und „Erfindungen“ jeweils die Spitzengruppe.

Jessica Lumme | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-hannover.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Maschinenbau:

nachricht Leichtbau serientauglich machen
24.04.2017 | Laser Zentrum Hannover e.V.

nachricht Laserstrukturierung verbessert Haftung auf Metall und schont die Umwelt
24.04.2017 | Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

Jenaer Akustik-Tag: Belastende Geräusche minimieren - für den Schutz des Gehörs

27.04.2017 | Veranstaltungen

Ballungsräume Europas

26.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Kaltwasserkorallen: Versauerung schadet, Wärme hilft

27.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

IAB-Arbeitsmarktbarometer: Arbeitsmarkt bleibt im Aufwind

27.04.2017 | Wirtschaft Finanzen

Wurmmittel für Weidetiere können die Keimung von Pflanzensamen beeinflussen

27.04.2017 | Agrar- Forstwissenschaften