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Umformen Qualitätsabweichungen direkt inline erkennen

Von Fraunhofer IGD 2 min Lesedauer

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Fraunhofer Institut für Graphischen Datenverarbeitung
GGB Heilbronn GmbH
Novotechnik Messwertaufnehmer OHG
Heraeus AMLOY Technologies GmbH

In schnelllaufenden Umformprozessen können bereits kleine Veränderungen am Werkzeug zu fehlerhaften Bauteilen führen. Das Fraunhofer IGD hat mit dem kamerabasierten System Inform-QC eine Qualitätskontrolle entwickelt, die Oberflächenabweichungen inline erkennt.

Inform-QC ist ein autonomes, kamerabasiertes Inline-Qualitätskontrollsystem. Es analysiert die Oberfläche umgeformter Bauteile während der Produktion und erkennt so verschleißbedingte Veränderungen an Werkzeugen frühzeitig.(Bild: Fraunhofer IGD)
Inform-QC ist ein autonomes, kamerabasiertes Inline-Qualitätskontrollsystem. Es analysiert die Oberfläche umgeformter Bauteile während der Produktion und erkennt so verschleißbedingte Veränderungen an Werkzeugen frühzeitig.
(Bild: Fraunhofer IGD)

Bei schnelllaufenden Stanz- und Umformprozessen ist entscheidend, Qualitätsabweichungen bereits während der Produktion zu erkennen. Werden verschleißbedingte Veränderungen erst nachträglich festgestellt, sind zu diesem Zeitpunkt bereits fehlerhafte Bauteile entstanden. Das Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD setzt mit dem kamerabasierten System Inform-QC direkt im Fertigungsprozess an. Es analysiert die Oberfläche umgeformter Bauteile inline und erkennt Veränderungen, die auf Werkzeugverschleiß hinweisen können.

Bei hohen Produktionsgeschwindigkeiten kann eine nachgelagerte Qualitätskontrolle zu spät kommen. Unser Ziel ist deshalb, Veränderungen dort zu erkennen, wo sie entstehen – direkt im Umformprozess. Die Bauteiloberfläche gibt uns dabei nicht nur Auskunft über die Qualität des einzelnen Bauteils, sondern kann auch Hinweise auf den Zustand des Werkzeugs liefern.

Hasan Kutlu, Wissenschaftler am Fraunhofer IGD

Qualitätsprüfung im Fertigungstakt

Inform-QC lässt sich beispielsweise in eine freie Station eines Folgeverbundwerkzeugs integrieren. Eine zusätzliche externe Prüfstation ist dann nicht erforderlich.Technische Grundlage des Prüfsystems ist Photometric Stereo: Das Bauteil wird aus unterschiedlichen Richtungen beleuchtet und aufgenommen. Aus den Bildern berechnet das System eine digitale Darstellung der Oberflächentopografie, die mit einer Referenz verglichen wird. So lassen sich feine Abweichungen erkennen und möglichen Prozessstufen oder Werkzeugkomponenten zuordnen.Die Analyse erfolgt kontinuierlich bei Produktionsgeschwindigkeiten von bis zu 400 Hüben pro Minute; der Fertigungstakt wird durch die Prüfung nicht verlangsamt. Der zugrunde liegende Ansatz lässt sich auch auf weitere Stanz-, Tiefzieh- und Umformprozesse übertragen.Veränderungen der Oberfläche können beispielsweise auf Abrasion oder Materialanhaftungen am Werkzeug (Adhäsion) hinweisen. Werden solche Veränderungen frühzeitig erkannt, können Unternehmen schneller reagieren und Ausschuss reduzieren. Gleichzeitig liefern die erhobenen Daten eine Grundlage für eine zustandsorientierte und perspektivisch prädiktive Instandhaltung.

Weiterentwicklung für geschmierte Oberflächen

Die bisherigen Forschungsarbeiten konzentrierten sich auf trockene Metalloberflächen. In industriellen Umformprozessen werden Metallbänder jedoch üblicherweise geschmiert. Der Schmierstofffilm verändert die optischen Eigenschaften der Oberfläche und stellt damit zusätzliche Anforderungen an die kamerabasierte Analyse.In einem neu gestarteten Folgeprojekt untersucht das Fraunhofer IGD deshalb, wie sich das Verfahren auch auf geschmierte Oberflächen übertragen lässt. Untersucht wird, wie sich der Einfluss des Schmierstofffilms bei Digitalisierung und Qualitätsanalyse berücksichtigen oder gezielt nutzen lässt. Ziel ist es, die Technologie noch näher an die Bedingungen industrieller Umformprozesse heranzuführen.

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