Teilprojekt B2 Reparaturzelle

Komplexe Reparaturbauteile, wie bspw. Werkzeuge für die Gießerei- und Umformtechnik, Bauteile aus Flugzeugtriebwerken oder Gas- und Dampfturbinen, weisen zumeist freigeformte Geometriemerkmale, individuelle Materialaufträge und schlechte Zugänglichkeit auf. Die Rekonturierung derartiger Bauteile macht eine erhöhte Flexibilität der Maschine und Prozesse erforderlich.

Im Teilprojekt B2 wird eine geschickte Reparaturzelle erforscht, die den zentralen Baustein des realen Regenerationspfads im SFB 871 darstellt. »Geschicklichkeit« wird dabei als die Fähigkeit aufgefasst, eine selbstoptimierende, bestmögliche Reparaturbearbeitung durchzuführen. Die Kombination aus neuartigen Maschinenfunktionalitäten und angepassten Zerspantechnologien ermöglicht die prozesssichere 5-achsige Rekonturierung individueller Schadensfälle trotz reparaturspezifischer Varianzen, Einflüssen aus vorgelagerten Prozessen und Nachgiebigkeiten von Werkstück bzw. Werkzeug.

Video: 5-achsige Rekonturierung einer Turbinenschaufel, an der eine Tip-Reparatur durchgeführt wurde

Das Ziel der 3. FP ist es, Formabweichungen zu minimieren, die nur zum Teil durch die bisherigen Ansätze zur Prozessplanung und reaktiven Prozessregelung verhindert werden können. Dazu werden Methoden erforscht, um lokale Varianzen der Werkstückeigenschaften während der Bearbeitung zu identifizieren und für eine Vorsteuerung der Prozessregelung im weiteren Prozessverlauf nutzbar zu machen. Zur Erreichung dieses Ziels muss die Reparaturzelle sowohl prozess- als auch maschinenseitig weiter befähigt werden. Es wird ein selbstlernendes Prozesskraftmodell erforscht, um trotz der Individualität der Reparaturfälle eine präzise Prognose der Prozesskräfte zu ermöglichen und schließlich varianzbedingte Abweichungen im Prozess identifizieren zu können. Maschinenseitig wird eine Steuerungsarchitektur erforscht, die es ermöglicht, Daten aus der NC-Steuerung, der maschinenintegrierten Sensorik sowie der Prozesssimulation zusammenzuführen. Dies ist die Voraussetzung zum Anlernen des Kraftmodells und zur Identifikation lokaler Werkstückvarianzen. Zur vorausschauenden Regelung müssen aus den ermittelten Varianzen positionsabhängig Vorsteuerwerte bestimmt werden. In Zusammenarbeit mit TP C1 werden Maßnahmen für eine verbesserte Prozessführung abgeleitet und Wechselwirkungen mit vor- und nachgelagerten Bearbeitungsschritten identifiziert. So ist eine Optimierung der Regeleingriffe hinsichtlich des Bearbeitungsergebnisses möglich. Ferner wird ein intelligenter Werkstückträger erforscht, der über multifunktionale Sensorik zur Prozessüberwachung entlang des gesamten Reparaturpfads verfügt.