Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT
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Forschungsprojekt »Quantify«
Im Projekt bündeln wir unsere Kompetenzen aus den Bereichen Maschinenbau, Informatik und Betriebswirtschaftslehre und planen, die Software mit dem Ziel einer Ausgründung bis zur Marktreife weiterzuentwickeln (v.l.n.r. Marcel Wilms, Vincent Gerretz, Tommy Venek und Sven Schiller).
In enger Zusammenarbeit mit der Zerspanungsindustrie entwickelte das Projekt-Team des Forschungstransferprojekts »Quantify« eine Software, die auf Grundlage von Maschinendaten die Qualität komplexer Bauteile prognostizieren und frühzeitig auf Qualitätsmängel hinweisen kann. So lassen sich Prüfzeiten und Fertigungskosten senken.
Die Qualitätssicherung von spanend gefertigten Bauteilen beispielsweise für die Luft- und Raumfahrt oder die Medizintechnik macht einen beträchtlichen Anteil der Herstellungskosten aus. Je nach Branche entfallen bis zu 25 Prozent der Produktionskosten auf die nachgelagerte Prüfung der Bauteilqualität. Die Qualitätsprüfung von komplexen Bauteilen mit konventioneller Messmethodik wie der optischen und taktilen Messtechnik ist außerdem sehr zeitaufwendig – bis zu 20 Prozent der Durchlaufzeiten können die Messungen beanspruchen.
Wertvolle Anwendungssoftware für die Qualitätsprüfung
Ziel des Forschungstransferprojekts »Quantify« war es daher, die metallverarbeitende Industrie zu unterstützen, die Prüfkosten in der Fertigung zu senken und die Bauteilqualität zu verbessern. Dazu setzte das Projekt-Team ein datengestütztes Verfahren in die Anwendungssoftware »Predictive-Quality« um, die interne Maschinen- und Sensordaten verwertet. Die Software erstellt auf dieser Datenbasis einen digitalen Zwilling des fertigen Bauteils, der mit seinem CAD-Modell abgeglichen wird, und macht Qualitätsfehler sofort sichtbar.
Mit Hilfe ausgereifter Berechnungsmodelle kann die Software den Fertigungsprozess präzise abbilden: Prozesskräfte, Bauteil- und Werkzeugabdrängung, Werkzeugverschleiß sowie weitere Parameter, die während der Zerspanung in Wechselwirkung stehen, berücksichtigen die Modelle, sodass dem Anwender unmittelbar nach der Bearbeitung eine präzise Beurteilung der Bauteilgenauigkeit bereitgestellt wird. Darüber hinaus sollte die Software eine Reihe nutzerfreundlicher Analysetools anbieten und die Konfiguration von Workflows zur Automatisierung wiederkehrender Prüfschritte erlauben.
Schnittstellen zu CAM-Systemen und Integration in IIoT-Plattformen geplant
Zunächst war eine Stand-Alone-Lösung für die Vorhersage der Bauteilqualität in Entwicklung. Später sollte die Software ergänzt werden mit Anwendungsschnittstellen zu CAM-Systemen und anderen relevanten Informationssystemen für die Qualitätssicherung. Mittelfristig wird dadurch eine Integration in gängige Industrial-Internet-of-Things (IIoT)-Plattformen möglich. So kann die Software als Knotenpunkt der datengestützten und -durchgängigen Qualitätsbeurteilung entlang der gesamten Wertschöpfungskette aus Planung, Fertigung und Qualitätssicherung dienen. Mit Hilfe von künstlicher Intelligenz können während der verschiedenen Fer-tigungsschritte Daten analysiert und Wechselbeziehungen dargelegt werden.
Über eine Fraunhofer-Ausgründung verfolgte das Projekt-Team sein Ziel eines ersten Software-Prototypen, der ab Sommer dieses Jahres in Zusammenarbeit mit der Zerspanungsindustrie bis zur Marktreife weiterentwickelt wurde. Dafür solten die spezifischen Anforderungen der Partnerunternehmen berücksichtigt werden. Interessierte Unternehmen waren herzlich eingeladen, den Kontakt zum Projekt-Team aufzunehmen.
Die Projektziele im Überblick
- Entwicklung eines Minimum Viable Product (MVP) zur datenbasierten Qualitätsprognose in der Zerspanung
- Detaillierter Business Plan als Basis für eine erfolgreiche Unternehmensgründung
Das Projekt-Team von »Quantify« arbeitete mit Methoden der agilen Software-Entwicklung (SCRUM), um den ersten Prototypen zu erarbeiten. Unterstützung erhilt das Team sowohl von seinen Industriepartnern, die in die Entwicklung der Software als Lead-User einbezogen werden, als auch von der Fachexpertise eines Beirats. So ließ sich eine geeignete Orientierung an die Unternehmensbedürfnisse und Marktanforderungen sicherstellen.
Projektförderung
Das Projekt »Quantify« wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) im Rahmen des EXIST-Forschungstransfers gefördert.
Förderkennzeichen: 03EFQNW27
Projektträger
Projektträger Jülich | Forschungszentrum Jülich GmbH