Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPTForschungsprojekt »SmartErosion«
Das Funkenerodieren (Electrical Discharge Machining – EDM) ist ein thermisches, abtragendes Verfahren, durch das sich Materialien mit einer sehr hohen Festigkeit bearbeiten lassen. Das Verfahren eignet sich daher vor allem für den Werkzeug- und Formenbau und dem Triebwerksbau. Es beruht auf Millionen einzelner Funkenentladungen innerhalb weniger Sekunden, die jeweils einen mikroskopisch kleinen Materialabtrag verursachen. Da das Abtragverhalten allerdings schon durch kleinste Schwankungen in dem zu bearbeitenden Material, der verwendeten Werkzeugelektrode oder dem den Prozess umgebenden Dielektrikum beeinflusst wird. Bisher sind vor allem einzelne Entladungen Gegenstand der Forschung. Aufgrund der großen Menge an Entladungen ist eine manuelle Untersuchung des kontinuierlichen Prozesses kaum möglich.
Das fehlende Know-how beim EDM-Prozess führte zu einer sehr aufwändigen, bisher nicht automatisierbaren Auslegung des Fertigungsprozesses. Dies verhinderte eine Integration in Industrie-4.0-Umgebungen und macht EDM zu einem Verfahren, das stark an die Expertise einzelner Mitarbeiter gebunden war und dem kostspieligen Trial-and-Error-Prinzip folgte.
Digitale Prozessauslegung und Prozessteuerung bei der Funkenerosion senkt Materialverbrauch und Zeitaufwand
Im Forschungsprojekt SmartErosion entwickelten die Projektpartner daher einen digitalen EDM-Prozess – vom Prozessdesign bis hin zu seiner Steuerung. Dafür analysierten sie das Verfahren entlang des gesamten Fertigungsablaufs mit hochauflösender FPGA-Technik. Mithilfe informationstechnischer Methoden zur Datenanalyse wie Korrelationsanalysen oder Machine-Learning-Methoden betrachtetn die Ingenieure den Prozess im Detail, um so das komplexe Zusammenspiel einzelner Parameter zu durchdringen, ihr Prozessverständnis weiter zu vertiefen und ein Prozessmodell zu entwickeln.
Ziele im Projekt
- Systematische Analyse multidimensionaler Prozess- und Materialparameter bei der Funkenerosion
- Analyse des Zusammenspiels von Prozessparametern mithilfe von Machine-Learning-Methoden
- Entwicklung neuer Prozessmodelle für die Funkenerosion
- Entwicklung einer digitalen Prozessauslegung und einer digitalen Prozessteuerung
- Erhöhung der Produktionsqualität bei gleichzeitigem Senken des Materialverbrauchs und Zeitaufwands
Projektkonsortium
- OPS-INGERSOLL Funkenerosion GmbH, Burbach (Konsortialleitung)
- Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT, Aachen
- Point 8 GmbH, Dortmund
Förderhinweis
Dieses Vorhaben wurde aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) gefördert.
Förderkennzeichen
EFRE-0801654