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SFB 708 Teilprojekt A6

Robotergestütztes Tuschieren von Hartstoffschichten

Problemstellung

Der Trend zu immer hoch- und höherfesten Ma­te­ri­alien stellt immer neue An­for­der­ungen an die bei der Fertigung eingesetzten Werkzeuge und Maschinen. Insbesondere die Beanspruchungen von Werkzeugen, z. B. bei der Blechumformung, nehmen ständig zu. Ohne zusätzliche Maß­nahmen zur Steigerung der Verschleißfestigkeit würde es zu einer Reduzierung der Standzeiten dieser Werkzeuge kom­men. Aus diesem Grund kom­men in diesem Bereich vermehrt Beschichtungssysteme für den Verschleißschutz zum Ein­satz.

Trotz guter Qua­li­tät der aufgebrachten Schichtsysteme ist oft noch eine abschließende Optimierung der Geometrie und der Oberflächeneigenschaften notwendig. Dies wird derzeit meist noch durch manuelles Nachschleifen der Oberfläche durch­ge­führt. Aufgrund der Größe der zu schleifenden Bauteile (z. B. große Umformwerkzeuge) ist dies aber sehr zeitaufwändig und auch der Ein­satz von Werkzeugmaschinen ist häufig nicht mög­lich. Aus diesem Grund sollen Industrieroboter für die Durchführung solcher Prozesse eingesetzt wer­den.

Zielsetzung

Das Ziel des Teilprojektes A6 im SFB 708 ist die Ent­wick­lung von robotergestützten Schleifprozessen zur Optimierung der Geometrie und der Oberflächeneigenschaften von hartstoffbeschichteten Oberflächen. Im Mit­tel­punkt der Forschungs­arbeiten stehen dabei die Modellierung eines robotergestützten Schleifprozesses, eine prozessangepasste Roboterbahnplanung sowie die Ent­wick­lung von Strategien zur Prozesskontrolle im Prozess.

Robotergestützter Schleifprozess © IPS​/​TU Dort­mund
Robotergestützter Schleifprozess
Prozessangepasste Roboterbahnplanung © IPS​/​TU Dort­mund
Prozessangepasste Roboterbahnplanung

Um dieses über­geord­nete Ziel des Teilprojekts zu erreichen, wer­den im Einzelnen folgende Teilziele verfolgt:

1. Ent­wick­lung und Umsetzung einer prozessangepassten Roboterbahnplanung: Diese Bahnplanung soll Bearbeitungsbahnen generieren, die neben geometrischen Bahnparametern wie Sollpositionen und -geschwindigkeiten auch tech­no­lo­gi­sche Parameter wie die Andruckkraft des eingesetzten Schleifwerkzeuges enthalten.

2. Ableitung und Kalibrierung eines empirischen Abtragsmodells für das robotergestützte, kraftgeregelte Schleifen mit Schleifstiften: Das Modell soll in der Vorwärtsrichtung, ausgehend vom Sollabtrag, die aufzubringenden Kraftwerte sowie Sollpositionen und -geschwindigkeiten als Eingangsgrößen für die tech­no­lo­gi­sche Roboterbahnplanung liefern. In der Rückwärtsrichtung soll dieses Modell aus den gemessenen Positions-, Geschwindigkeits- und Kraft-Istwerten des Industrieroboters wäh­rend der Bearbeitung der Hartstoffschichtoberflächen den resultierenden Abtrag berechnen.

Prozessmodell © IPS​/​TU Dort­mund
Prozessmodell
Prozesskontrolle © IPS​/​TU Dort­mund

3. Die Ent­wick­lung einer In-Prozess-Kon­trol­le, die selbst bei ungünstigster Fehlerakkumulation einen zu hohen Abtrag, der einen enormen Reparaturaufwand erfordern würde, unbedingt vermeidet.

Vorgehensweise

Das Teilprojekt A6 behandelt im SFB 708 die Hauptarbeitspakete

AP1: Ent­wick­lung von Ver­fah­ren zur kombinierten geometrischen und technologischen Bahnplanung

AP2: Modellbildung und Ermittlung der relevanten Parameter sowie Kalibrierung des Abtragsmodells

AP3: Implementierung einer Prozesssteuerung mit den erforderlichen Kontroll- und Korrekturverfahren

AP4: Umsetzung des Gesamtprozesses

Forschungs- und Entwicklungspartner

Die Partner im SFB 708 sind auf der SFB-Homepage  aufgeführt.

Förderhinweis

Das Teilprojekt A6 wird im Rah­men des Sonderforschungsbereichs 708 durch die Deut­schen Forschungs­gemein­schaft (DFG) ge­för­dert.

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Die Ein­rich­tun­gen der Technischen Uni­ver­si­tät Dort­mund verteilen sich auf den größeren Campus Nord und den kleineren Campus Süd. Zudem befinden sich einige Bereiche der Hoch­schu­le im angrenzenden Technologiepark. Genauere In­for­ma­ti­onen kön­nen Sie den Lageplänen entnehmen.

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