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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.

Weiterführende Links

Anfahrt & Lageplan

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Vom Flughafen Dortmund aus gelangt man mit dem AirportExpress innerhalb von gut 20 Minuten zum Dortmunder Hauptbahnhof und von dort mit der S-Bahn zur Universität. Ein größeres Angebot an internationalen Flugverbindungen bietet der etwa 60 Kilometer entfernte Flughafen Düsseldorf, der direkt mit der S-Bahn vom Bahnhof der Universität zu erreichen ist.

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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