Prognose des Randschichtzustandes für die robuste Regelung eines Drehprozesses unter Einsatz von in-process Messtechnik und datengetriebener Softsensorik

Erstellung eines datenbasierten Modells des Zerspanprozesses und Auslegung eines Softsensors

Im Rahmen des Projektes werden auf Basis identifizierter Prozessmodelle ausgewählte Randschichtzustände eines zerspanten Bauteils, in erster Linie Topografie, Eigenspannungen und Verfestigung, auf die Prozessstell- sowie Störgrößen und die initialen Randschichteigenschaften zurückgeführt. Die Grundlage der Modellierung bildet eine Datenbasis, die in einem Längs-Rundrehprozess vergüteter Werkstücke erstellt wird. Dabei werden die Prozessgrößen Zerspanungskräfte und Temperaturen an der Eingriffsstelle gemessen. Die Evaluierung der Randschichteigenschaften unter Einsatz der mikromagnetischen 3MA-Messtechnik muss anschließend in den Prozess integriert werden. Dazu ist eine aufwändige Kalibrierung unter Beachtung der ausgeprägten Sensitivität des Systems auf Materialeigenschaften und –Zustände notwendig. Auf dieser Basis wird ein datengetriebenes Modell des Zerspanprozesses mit den Methoden der Systemidentifikation erstellt, da eine analytische oder numerische Modellierung zu komplex und rechenintensiv ist. Die Auslegung des Softsensors stellt die zweite Modellierungsaufgabe dar – mit diesem werden basierend auf den Prozessgrößen sowie den initialen Materialeigenschaften die Randschichtzustände prädiziert. Darüber hinaus soll auch der Werkzeugverschleiß bei der Modellierung berücksichtigt werden. Die Modelle und deren Inversen sind für den in der zweiten Projektphase geplanten robusten modellbasierten Regelungs- und Vorsteuerungsentwurf zur Randschichtkonditionierung notwendig.

Antragsteller:

Projektbearbeiter:

Prof. Dr.-Ing. Andreas Kroll

Institute for System Analytics and Control

Fachgebiet Mess- und Regelungstechnik

Universität Kassel

Tel.: +49 561 804-3248

E-Mail: andreas.kroll@mrt.uni-kassel.de
Felix Wittich

Institute for System Analytics and Control

Fachgebiet Mess- und Regelungstechnik

Universität Kassel

Tel.: +49 561 804-3759

E-Mail: felix.wittich@mrt.uni-kassel.de
Prof. Dr.-Ing. Thomas Niendorf

Institut für Werkstofftechnik

Universität Kassel

Tel.:  +49 561 804-7018

E-Mail: niendorf@uni-kassel.de
Christopher Schott

Institut für Werkstofftechnik

Universität Kassel

Tel.: +49 561 804-2755

E-Mail: c.schott@uni-kassel.de
Dr.-Ing. Wolfgang Zinn

Institut für Werkstofftechnik

Universität Kassel

Tel.: +49 561 804-3659

E-Mail: zinn@uni-kassel.de