Potrzeba miejsca dla prasy jest duża, a koszty eksploatacji i zakupu urządzeń oraz narzędzi są ogromne. Czy rzeczywiście nie ma innej drogi przy formowaniu precyzyjnych komponentów niż użycie prasy? Martin Wagner, specjalista w dziedzinie maszyn formujących, chce w projekcie smartROLL udowodnić, że jest inaczej. Wraz z partnerami projektowymi podziela przekonanie, że złożone precyzyjne komponenty, takie jak płyty wymienników ciepła dla centrów danych, płyty chłodzące dla elektroniki czy elementy złączy w przemyśle motoryzacyjnym, mogą być w przyszłości formowane z użyciem walcowania próżniowego o nawet 70 procent taniej – bez utraty jakości.
Pomysł jest tak prosty, jak przekonujący: gdy do formowania używa się kontaktu liniowego walca zamiast dużej powierzchni kontaktowej narzędzia prasującego, wymagane siły formujące są znacznie mniejsze. Narzędzia walcarskie kosztują od 40 do 50 procent ceny narzędzi formujących i mieszczą się w znacznie bardziej kompaktowych (i tańszych) urządzeniach. Niezrównane argumenty – pod warunkiem, że wynik formowania spełnia wymagania jakościowe.
smartROLL dąży do walcowania próżniowego na najwyższym poziomie
Celem projektu smartROLL jest początkowo opracowanie systemu do monitorowania urządzeń i procesów, który umożliwia bliską i inline'ową rejestrację, analizę i ocenę wszystkich istotnych parametrów stanu i procesu podczas walcowania precyzyjnych części.
W ten sposób informacje o jakości i procesie będą dostępne już podczas produkcji, jako podstawy do adaptacyjnego sterowania procesem, które trwale poprawia jakość produktu, efektywność całego systemu i niezawodność operacyjną. Przy tym obszary mechaniki, procesu i regulacji są rozpatrywane wspólnie, a ogólne zachowanie systemu jest w pełni rejestrowane. To zintegrowane podejście pozwala na całościową analizę i ocenę wszystkich czynników wpływających na jakość komponentów.
Podstawą monitorowania inline jest skorelowana analiza różnych źródeł danych: zmodernizowane czujniki w maszynie (np. czujniki odkształcenia w łożyskach walców), czujniki w narzędziach walcarskich (np. czujniki kąta obrotu, przyspieszenia lub siły) oraz czujniki stanu, takie jak pomiar momentu lub kąta obrotu. Kluczowe jest zastosowanie odpowiednich metod fuzji danych, aby systematycznie łączyć te heterogeniczne dane i analizować je w sposób zintegrowany. Dopiero poprzez „prawidłowe” połączenie wszystkich danych z czujników możliwe jest uzyskanie kompleksowego, opartego na danych wglądu w stan i wydajność maszyny oraz procesu. Aby jednoznacznie przypisać anomalie w danych z czujników do zdarzenia, takiego jak wahania jakości, w projekcie mechanizmy działania walcowania próżniowego oraz zastosowane technologie maszyn i narzędzi są przenoszone do modeli matematycznych.
Modele te są włączane do systemu diagnostycznego, który oparty jest na metodach uczenia maszynowego (np. maszyny wektorów nośnych).
Logika analizy i modele są integrowane z optymalną architekturą systemu w sterowaniu maszyną instalacji testowej i realizowane w czasie rzeczywistym. W ten sposób powstaje z jednej strony wirtualny bliźniak, który dostarcza informacji na różnych poziomach szczegółowości. Z drugiej strony umożliwione jest adaptacyjne system sterowania, które na podstawie wykrytych wahań w parametrach procesu, maszyny i jakości dostosowuje wielkości sterujące procesu i realizuje te dostosowania w zamkniętej pętli regulacyjnej.
Przykład na żywo: Płyty bipolarne dla elektrolizerów i ogniw paliwowych
Wydajność elektrolizerów i ogniw paliwowych w dużej mierze zależy od jakości produkcji płyt bipolarowych, które są uważane za kluczowe elementy obu systemów wodorowych. W fabryce referencyjnej H2 Fraunhofer IWU i jego partnerzy już zakwalifikowali walcowanie próżniowe płyt bipolarowych do produkcji masowej. W aktualnym projekcie celem jest dalsze zwiększenie jakości procesu i produktu – a tym samym stworzenie podstaw do zastosowania tej metody w przypadku wielu innych komponentów i produktów.
Projekt smartROLL jest współfinansowany z funduszy publicznych na podstawie budżetu uchwalonego przez Landtag Saksonii. Partnerzy projektu Fraunhofer IWU to: Profiroll Technologies GmbH, AUTEZ GmbH, TIQ Solutions GmbH.
Kontakt:
