Gezielte Oberflächenkonditionierung von 100Cr6 beim kryogenen Hartdrehen durch modellbasierte Prozessvorsteuerung und Prozessregelung

Das Teilprojekt „gezielte Oberflächenkonditionierung von 100Cr6 beim kryogenen Hartdrehen durch modellbasierte Prozessvorsteuerung und Prozessregelung“ wird gemeinschaftlich von den Lehrstühlen für Fertigungstechnik (FBK), Werkstoffkunde (WKK) und Messtechnik (MTS) der TU Kaiserlautern bearbeitet.

Der Fokus liegt dabei auf der Untersuchung und Modellierung der Wirkzusammenhänge zwischen den Randschichtzuständen Härte, Werkstoffmikrostruktur, Eigenspannungen und den In-Prozess messbaren Zuständen Temperatur, Mikrotopografie, Prozesskräften und Schwingungen. Nicht messbare aber für die Prozessregelung notwendige Zustände werden aus den erforschten Modellen durch messbare Zustände geschätzt (Softsensorik).

Der FBK übernimmt die experimentelle Versuchsdurchführung des kryogenen Hartdrehens und entwickelt aus den Untersuchungen ein Modell, das die Prozess-Ergebnis-Wirkzusammenhänge abbildet. Der WKK erforscht Zusammenhänge zwischen Stell- und Störgrößen sowie den daraus resultierenden Werkstoff-/ bzw. Randschichtzuständen und unterstützt die Modellierung. Der MTS entwickelt einen opto-pneumatischen Sensor zur robusten In-Prozess Geometrieerfassung sowie Algorithmen zur Schätzung der gesamten Temperaturverteilung im Werkstück während des Fertigungsprozesses.

Aus den gemeinsamen Untersuchungen wird ein dynamisches Modell der Prozesszustände hergeleitet, welches die Beobachtung von In-Prozess nicht erfassbaren Zuständen ermöglicht. In der zweiten Förderperiode werden die Regelung des Prozesses sowie die Übertragbarkeit auf andere Werkstoffe angestrebt.