Servicenavigation


Sie sind hier:

C6 : Methoden der statistischen Versuchsplanung zur Analyse und Optimierung von komplexen Umformprozessen am Beispiel des CNC-gesteuerten Drückens

 

Projektleitung

Prof. Dr.-Ing. A. Erman Tekkaya
Prof. Dr. Joachim Kunert
 

Kurzbeschreibung

Das globale Ziel des Teilprojekts ist die Weiterentwicklung des CNC-gesteuerten Drückverfahrens durch die Entwicklung effizienter Methoden zur Prozessauslegung und Optimierung. Bisher ist die Prozessauslegung sehr aufwändig. Gründe dafür sind eine große Parameterzahl, gegenläufige Zielgrößen und vielfältige Versagensformen. Das Bauteilversagen tritt dabei in einem Großteil des Parameterraums auf, wobei die Grenzen zum Versagen unbekannt sind. Untersuchungen im Rahmen des Projekts haben gezeigt, dass Bauteile mit guter Gesamtqualität aber nahe dieser Grenzen zu finden sind. Bei der Optimierung von Bauteilen ist dann mit einer großen Anzahl an Versagensfällen zu rechnen. Des Weitern sind die Zusammenhänge innerhalb des stabilen Bereichs zwischen den Zielgrößen und Einflussfaktoren von relativ komplexer Natur. All diese Gründe führen zum Versagen der klassischen statistischen Methoden der Versuchsplanung. Aus diesem Grund wurde eine neue adaptive sequentielle Optimierungsprozedur (ASOP) entwickelt, die speziell auf diese Probleme zugeschnitten ist.

 

Abbildung 1: " Adaptive Sequentielle Optimierungsprozedur (ASOP) "

 

Diese Optimierungsprozedur konnte beim Drücken erfolgreich verifiziert werden. Beim Vergleich der Optimierungsergebnisse des neuen und klassischen Ansatzes zeigte sich, dass die Produktionszeit um 30% reduziert werden konnte und gleichzeitig die technologische Bauteilqualität gesteigert werden konnte. Zudem ergaben sich durch diesen Ansatz allgemeingültige Vorteile. Es konnte sowohl der Schwierigkeitsgrad bei der Bauteilproduktion gesteigert werden als auch ein tieferes Prozessverständnis gewonnen werden. Mit Hilfe dieser Prozedur konnte somit erstmalig eine effiziente Optimierung des Formdrückprozesses erreicht werden. Des Weiteren wurde das Projizierdrücken untersucht, da zur Herstellung komplexer Geometrieformen eine Verfahrenskombination von Formdrücken und Projizierdrücken nötig ist. Tiefgehendes Prozessverständnis konnte dabei durch den Einsatz von Mixed-Level Versuchsplänen und multivariaten Methoden erzielt werden. Zudem wurden erste Untersuchungen zu komplexen Geometrieformen durchgeführt. Dabei wurden zunächst einfache zusammengesetzte Geometrieformen betrachtet.
Die Arbeiten zu komplexen Geometrieformen sind nun zu vertiefen. Dazu sind zum einen Übergangstrategien zwischen dem Formdrücken und Projizierdrücken zu entwickeln. Von besonderer Schwierigkeit sind dabei Sprungstellen in der Bauteilgeometrie zu berücksichtigen. Zum anderen ist für komplexe Geometrieformen eine parametrische Beschreibungsform des Stadienplans zu definieren, die die Grundlage für eine einfache Prozessauslegung liefert.
Methodisch ist die neue Optimierungsprozedur weiter zu entwickeln, so dass sie auch für komplexe Geometrieformen eingesetzt werden kann. Des Weiteren sind Methoden zur effizienten Bauteilreihenfertigung zu entwickeln. Geplant ist hierbei der Einsatz so genannter Meta-Modelle mit deren Hilfe die Veränderung des Prozessverhaltens abhängig von der Bauteilgeometrie beschrieben werden kann. Dieser Ansatz erlaubt somit, ohne zusätzlichen Versuchsaufwand relevante Informationen über das Prozessverhalten neuer ähnlicher Bauteilgeometrien zu gewinnen. Erste Untersuchungen zeigen, dass Meta-Modelle, die die Form und Lage des stabilen Bereichs durch n-dimensionale Ellipsen beschreiben, viel versprechende Ergebnisse liefern. Aufgrund der erhöhten Prozesssensibilität bei komplexen Umformproblemen mit zunehmendem Optimierungsgrad ist es darüber hinaus notwendig, die Modellentwicklung bei Taguchi Verfahren voranzutreiben.

Arbeitspakete

  • Realisierung parametrischer Stadienplanbeschreibungen für komplexe Geometrieformen
  • Prozessentwicklung für komplexe Geometrieformen und höherfeste Werkstoffe
  • Weiterentwicklung der statistischen Methoden
  • Methodenverifizierung und Erweiterung der Prozesspotentiale bei der Fertigung dünnwandiger, höherfester Bauteile

 

 

Veröffentlichungen

Die Veröffentlichungen des Projekts finden Sie hier.
 

Vorträge

Die Vorträge des Projekts finden Sie hier.
 

Vorarbeiten

Die Vorarbeiten des Projekts finden Sie hier.