Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPTForschungsprojekt »InnoCaT3«
Ziel der Innovationsallianz »Green Carbody Technologies« war es, in einer gezielten markt- und anwendungsorientierten Kooperation von Wirtschaft und Wissenschaft die Prozesskette zur Fertigung von Fahrzeugkarosserien energie- und ressourcenschonender zu gestalten.
Im Verbundprojekt 3 »InnoCaT3 – Ressourceneffizienter Werkzeugbau« widmeten sich die teilnehmenden Forschungseinrichtungen und Industrieunternehmen der Aufgabe, die Effizienz des Werkzeugbaus deutlich zu verbessern. In sieben Teilprojekten analysieren und optimieren sie dazu einzelne Aspekte der Prozesskette. Das Fraunhofer IPT als Koordinator des Verbundprojekts war in zwei Teilprojekte involviert: Im Teilprojekt »Automatisierte Korrektur von Umformwerkzeugen« entstand ein Robotersystem zur automatisierten Vermessung und Feinbearbeitung von Werkzeugen, mit dem sich Durchlaufzeiten verkürzen und damit Ressourcen effizienter nutzen lassen. Ziel im Teilprojekt »Verschleißreduktion von Tiefziehwerkzeugen durch Geometrie- und Aktivflächenoptimierung« war eine »Shape-Optimierung« der Ziehkanten. Außerdem wurden verschiedene Laseroberflächenverfahren für den lokalen Verschleißschutz der Werkzeugoberflächen qualifiziert, um den Ressourcenbedarf zu reduzieren.
Das Verbundprojekt wurde vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) im Auftrag des BMBF betreut. (Förderkennzeichen: 02PO2730)
Teilprojekt 3.3.1 – Automatisierte Korrektur von Umformwerkzeugen
Zur Herstellung von Karosserieelementen aus Blech setzt die Automobilindustrie komplexe Umformwerkzeuge ein. Die konventionelle Prozesskette zur Herstellung solcher Umformwerkzeuge besteht im allgemeinen aus den Schritten Fräsen, Abziehen, Tuschieren und Schleifen. Für die Beseitigung der Fräsriefen auf den Umformwerkzeugen muss das Abziehen unter vergleichsweise hohem personellem Aufwand durchgeführt werden. Die fordernden und monotonen manuellen Tätigkeiten können nur von erfahrenen Mitarbeitern ausgeführt werden und lassen sich schwer planen.
Ziel des Projekts »InnoCaT3« war es deshalb, die manuellen Operationen durch automatisierte Prozesse zu ersetzen und basierend darauf die Einarbeitungszeit der Werkzeuge zu reduzieren und Ressourcen deutlich effizienter zu nutzen.
Im Projekt »InnoCaT3« entwickelte das Fraunhofer IPT gemeinsam mit fünf Industrieunternehmen roboterbasierte Schleifprozesse zur automatisierten Feinbearbeitung von Umformwerkzeugen. Dazu wird aus den erfassten Messdaten der zu korrigierenden Bereiche eine adaptive Schleifbearbeitung abgeleitet. Um die Projektergebnisse erfolgreich in die industrielle Anwendung zu überführen, hatten sich die Projektpartner vier Teilziele gesetzt:
- Implementierung eines maschinenintegrierten Sensors zur Erfassung der zu korrigierenden Bereiche
- Entwicklung einer durchgängigen CAx-Prozesskette zur adaptiven Schleifbearbeitung
- Technologieentwicklung für die adaptive Schleifbearbeitung
- Automatisierte Korrektur eines Demonstratorwerkzeugs
Im weiteren Verlauf des Projekts durchlief ein bereits vorab spezifiziertes Demonstratorbauteil die entwickelte Prozesskette zur automatisierten Korrektur von Umformwerkzeugen. Die Endanwender unter den Projektpartnern prüften die entwickelte Lösung unter industriellen Bedingungen. Auf diese Weise bewerteten die Projektpartner sowohl die Messtechnik als auch die adaptive, korrigierende Schleifbearbeitung unter technologischen und wirtschaftlichen Aspekten.
Folgende Partner waren an diesem Projekt beteiligt:
- Fraunhofer IPT, Aachen
- ModuleWorks GmbH, Aachen
- Siebenwurst Werkzeugbau GmbH, Zwickau
- SN-Spindeltechnik GmbH, Döbeln
- Steinbichler Optotechnik GmbH, Neubeuern
- Volkswagen AG, Wolfsburg