Optimierung von Fräsprozessen durch Maschinelles Lernen und Simulationen

Transfercluster (Technologiebereich)

Maschinenbau, Produktion und Logistik.

Informations- und Kommunikationstechnik.

Reifegrad

Demonstrator zum Funktionsbeweis vorhanden (TRL 5/6).

Hintergrund

Bei spanenden Bearbeitungsprozessen ergeben sich aufgrund der hohen Komplexität und Vielfalt der Eingriffssituationen zwischen Werkzeug und zu bearbeitendem Werkstück viele Herausforderungen. Besonders in der Luft- und Raumfahrtindustrie, wo beispielsweise bei der Bearbeitung von Strukturbauteilen tiefe Kavitäten gefräst werden müssen, können die erforderlichen langen und schlanken Fräswerkzeuge anfällig für unerwünschte Schwingungen sein, die sich negativ auf die bearbeitete Werkstückoberfläche auswirken und in einem erhöhten Werkzeugverschleiß resultieren können. Dieser wiederum kann zu variierenden Prozesskräften und damit zu einer Veränderung der Prozessdynamik führen.

Forschungsergebnis / Technologie

Für die langfristige Vision der Realisierung selbstoptimierender Bearbeitungssysteme im Rahmen von Industrie 4.0 bietet sich die Einbeziehung von Methoden des maschinellen Lernens an. Durch den Einsatz dieser Methoden können Vorhersagen von Prozesseigenschaften für zuvor nicht analysierte Eingabedaten in Echtzeit getroffen werden.

Anwendung

Die Kombination von Simulationen und maschinellem Lernen wurde bereits erfolgreich zur Optimierung von Fräsprozessen eingesetzt. Hinsichtlich unerwünschter Schwingungen von Fräswerkzeugen wurde eine lernbasierte Vorhersage eines Stabilitätskriteriums realisiert. Darüber hinaus wurden verschleißbeeinflusste Kräfte von Fräsoperationen mittels einer entwickelten Datenfusion von Sensor- und Simulationsdaten vorhergesagt.

Neben der direkten Vorhersage von Prozessmerkmalen ermöglicht das maschinelle Lernen auch die Identifikation der Parameterwerte für Simulationsmodelle. In diesem Kontext wurde der Zusammenhang zwischen der Pose des TCP und der Maschinendynamik gelernt, um das Dynamikmodell eines geometrisch physikalisch-basierten Frässimulationssystems erfolgreich parametrieren zu können und die Anzahl der erforderlichen Kalibrierungsmessungen zu reduzieren.

Schlagworte: Produktionstechnik, Maschinelles Lernen.

Kontaktperson

Dr. Andreas Becker

Transfermanager Innovations- und Transfermanagement

Technische Universität Dortmund

Centrum für Entrepreneurship & Transfer (CET), Exzellenz Start-up Center.NRW

Emil-Figge-Str. 80. Raum 2.118

44227 Dortmund

Tel.: +49 231-755 8927

andreas3.becker@tu-dortmund.de

Fachkontakt

Prof. Dr.-Ing. Petra Wiederkehr

E-Mail

petra.wiederkehr@tu-dortmund.de

Adresse

Technische Universität Dortmund

Fakultät für Informatik

Lehrstuhl für Software Engineering (LS14)

Otto-Hahn-Str. 12

44227 Dortmund

Deutschland

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Artikel verfügbar unter:

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