ADAPTRONIK DER WEG ZUM INTELLIGENTEN BAUTEIL Prof. Dr.-Ing. Welf-Guntram Drossel 14. Oktober 2016, 60 Jahre universitäre Werkzeugmaschinenforschung und Lehre in Chemnitz
2 https://i.ytimg.com/vi/uwuv1mpldh4/maxresdefault.jpg
Technische Voraussetzungen im Bauteil: Identifikation Sensorik Aktorik Vernetzung 3
4
Erkennen Identifikation Modelle Benutzerschnittstellen Werkstoffdaten Prozessdaten Logistik Mehrstufiger Produktionsprozess 5
Erkennen Identifikation Bauteildaten Modelle Benutzerschnittstellen Werkstoffdaten Prozessdaten Logistik Mehrstufiger Produktionsprozess 6
Erkennen Identifikation Auto-ID Elektronische Markierung RFID NFC Bluetooth Barcode Optische Markierung Data-Matrix-Code Texterkennung Werkstück- Merkmale Abmessungen Gewicht Oberflächenstruktur Werkstoffstruktur Quelle: http://www.oestling-markiersysteme.de/ Quelle: http://www.ebs-inkjet.de/ 7
Erkennen Sensorik Quelle: http://news-prettl.com 8
Erkennen Sensorik SFB/TR 39»PT-PIESA«Großserienfähige Produktionstechnologien für leichtmetall- und faserverbundbasierte Komponenten mit integrierten Piezosensoren und -aktoren Beginn 2006 mit Sprecher Prof. Neugebauer 27 Mio. EUR Förderung von 2006-2018 3. Förderperiode: 07/2014-06/2018 18 wissenschaftliche Teilprojekte, 6 Institutionen, 3 Standorte 9 Industriepartner 93 beteiligte Wissenschaftler und Doktoranden 9
Erkennen Sensorik Integrierte Fertigung Modulfertigung Piezo elektrisches Material Layout Kontaktierung Stapelung Piezo elektr. Verbundmaterial Modulfertigung Zusammenbau Adaptronische Komponente Halbzeug Umformen Mechanical structure Prozesskette PT-PIESA: Integrierte Fertigung Piezo Halbzeug (fiber/laminate) Integration (Isolation, Kontaktierung, Stabilisierugn) Halbzeug (Leichtbaumaterial) Umformen (Gussteil, Faserverbund) Umformen Adaptronische Komponente 10
Erkennen Sensorik Integrierte Fertigung Blech Mikro Umformung Mikro Assembling Fügen Tiefziehen Aktives Blech Mikro-Kavitäten im Alu-Blech Assembling paralleler Piezo-Fasern Piezo-Fasern in Metall-Matrix Umgeformtes Blech mit integrierten Piezo-Fasern Experimentelle und numerische Analyse des Fügeprozesses Numerische Simulation des Umformprozesses 11
Handeln Aktorik Abstrahlung synthetischer Fahrgeräusche Abstrahlung Alarmanlagensignal Detektion von Parkschäden und Unfällen Active vibration control 12
Handeln Aktorik Funktionsgerechte Modulintegration 2D-Umformung 3D-Umformung 3D-Umformung 3-Punkt-Biegung R10...R75 R=11,4mm Streckziehen, Tiefziehen, Hydroforming STR25/STR50 Streckziehen, Tiefziehen, Hydroforming R10...R75 4 mm 13
Handeln Aktorik Funktionsgerechte Modulintegration Strukturintegrierte Piezoaktorik zur Schwingungsreduktion Quelle: PI Ceramic GmbH Autospectrum(Mikro 1) - Input (Real) \ FFT [db(a)/20u Pa] 70 Cursor values X: 233.125 Hz Y: 62.560 db(a)/20u Autospectrum(Mikro 1) - Input (Real) \ FFT [db(a)/20u Pa] 70 Cursor values X: 233.125 Hz Y: 14.417 db(a)/20 60 50-48 db 60 50 40 40 30 30 20 20 10 10 0 200 220 240 260 280 [Hz] Ohne Piezomodul 4 200 220 240 260 280 [Hz] Mit Piezomodul 4 14
Luftschallpegel Fahrer db(a) Handeln Aktorik Funktionsgerechte Modulintegration Schwingungs- und Geräuschreduktion in PKW-Hinterachse 1000 1500 2000 2500 3000 Gelenkwellendrehzahl [1/min] 1000 1500 2000 2500 3000 Gelenkwellendrehzahl [1/min] 1000 1500 2000 2500 3000 Gelenkwellendrehzahl [1/min] 1000 1500 2000 2500 3000 Gelenkwellendrehzahl [1/min] 15
Einen Schritt weiter Go Beyond 4.0 Material- Aufnahme Umformen Trennen Fügen Beschichten Montage State of the Art der Fertigung von Serienbauteilen Endkontrolle 16
Einen Schritt weiter Go Beyond 4.0 17
Urteilen Verstehen Cloud Computing Cloud Computing Daten Daten Informationen Anweisungen Daten Informationen Sensorik SEHEN Supervisor Entscheidung VERSTEHEN Intelligente Sensorik Regelsystem SEHEN VERSTEHEN 00 x Anzeige Steuerung Aktorik HANDELN Intelligente Aktorik HANDELN Assistenzsysteme 18
Das intelligente Bauteil 19
20 60 Jahre universitäre Werkzeugmaschinenforschung und Lehre in Chemnitz https://i.ytimg.com/vi/uwuv1mpldh4/maxresdefault.jpg