Preisträger 2014

Adaptive Steuerung von Schweißprozessen

In der automatisierten Produktion entstehen viele Herausforderungen aus Schwankungen in den Maßen von Zulieferteilen. Besonders für Fügeverfahren im Automobilbau müssen Position und Passung der zu verbindenden Werkstücke innerhalb enger Grenzen liegen, um den hohen Qualitätsanforderungen zu genügen. Die Qualität der Bauteile wird regelmäßig geprüft und optimiert. Teilweise müssen Parameter des automatisierten Prozesses manuell angepasst werden, was diese Vorgehensweise wenig effizient macht.

Prof. Dr.-Ing. Dieter Liebenow (Steinbeis), Harald Musa (Steinbeis), David Piwczyk (Steinbeis), Stefan Braun (Volkswagen AG), Sven Gorny (Steinbeis) (v.l.n.r.)

Um solche manuellen Eingriffe auf ein Minimum zu reduzieren, wird in einer Fertigungszelle im Karosseriebau des Volkswagen Modells Touran (Werk Wolfsburg) der Schweißprozess mit dem Qualitätsmanagementsystem ARGOS überwacht. ARGOS ist eine vom Steinbeis-Transferzentrum entwickelte modulare Software, die als „Cyber-Physisches System“ (CPS) für eine adaptive Überwachung eines Fertigungsprozesses mit dessen physischen Komponenten interagieren kann.

Die Experten des STZ an der Jade Hochschule in Wilhelmshaven bearbeiten Aufgaben im Bereich „Industrie 4.0“, die sich mit der Vernetzung von fertigungstechnischen Prozesssystemen und einer qualitätsüberwachenden Informationsverarbeitung beschäftigen. CPS interagieren dabei direkt „machine-to-machine“ über eingebettete, netzbasierte Technologien. Die Integration physischer Objekte wie Sensoren und Geräten in digitale Prozesse führt zur flexiblen Kopplung von Systemen, die vorher keine gemeinsamen Schnittstellen aufwiesen. Die Software ARGOS kann je nach Aufgabenstellung die Prozess- und Sensorparameter bewerten und unter Einsatz von Sensornetzwerken zielorientiert verarbeiten. Zusatzliche interne Sensoren sichern den Beurteilungsgrad ab, Abweichungen können in Echtzeit über Aktoren ausgeglichen werden.

Bei der zusammen mit der Volkswagen AG umgesetzten Applikation werden neben den Schweißparametern qualitätsrelevante Eigenschaften der Bauteilgeometrie überwacht und analysiert. Werden Abweichungen festgestellt, wird über Steuer- und Regelalgorithmen der Fertigungsprozess automatisch angepasst, um letztlich eine qualitätsgerechte Schweißnahtausführung sicherzustellen. Manuelle Anpassungen der Prozessparameter entfallen.

Die technische Umsetzung sowie die Implementierung und Erprobung des Systems während des laufenden Produktionsprozesses stellte die Experten vor Herausforderungen, die nur durch die ausgezeichnete Kooperation und Kommunikation zwischen den beteiligten Projektpartnern zu bewältigen waren. Das Potenzial der mit dem Transfer-Preis der Steinbeis-Stiftung - Löhn-Preis ausgezeichneten Anwendung ist enorm, da nicht nur schweißtechnische Prozesse sondern zukünftig auch zahlreiche andere Fertigungsprozesse überwacht und adaptiert werden können.

Projektpartner

  • Volkswagen AG, Wolfsburg
  • Steinbeis-Transferzentrum Angewandte Produktions- und Fügetechnik / ARGOS Systemtechnik, Oldenburg

Adaptive Steuerung von Schweißprozessen

Dauer: 5 Min.
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