Entwicklung einer innovativen Regelung von Hammeranlagen in der Massivumformung zwecks Steigerung der Energie‐ und Ressourceneffizienz

Ziel des Projektes ist die Entwicklung und modellhafte Validierung eines Steuerungskonzeptes
für Hammeranlagen, mit dem durch Messung, Auswertung und Musterinterpretation der
Signale für Weg, Geschwindigkeit, Beschleunigung und Körperschall des Maschinen‐ und
Werkzeugsystems auf die aktuell benötigte Umformenergie eines jeweiligen Umformteils
zurückgeschlossen und die Anlage damit so ausgeregelt wird, dass der Prellschlag deutlich
reduziert, im Grenzfall gänzlich vermieden wird. Durch die damit erreichbare Primärenergieund
CO2‐Reduzierung wird ein erheblicher Beitrag zur Umweltentlastung geleistet.
Das auf Basis der Mehrkörpersimulation erstellte rechnerinterne Ersatzsystem weist
Potentiale zur Lösung der beschriebenen Problemstellungen auf. Die Komplexität des
Gesamtsystems erfordert jedoch noch umfangreiche, weiterführende Untersuchungen und
software‐technische Anpassungen/Erweiterungen des Ersatzsystems. Der hierzu notwendige
Aufwand würde nach derzeitigem Erkenntnisstand ein eigenständiges Projekt erfordern und
ist im Rahmen dieses Vorhabens als einzelner Arbeitspunkt nicht zu leisten.
Die Erstellung eines rechnerinternen Ersatzsystems, das zur Lösungsfindung der Zielstellungen
des Projektes eingesetzt werden kann, konnte nicht realisiert werden.
In praxisrelevanten Laboruntersuchungen und Betriebsanwendungen wurden für die Identifikation
von Prellschlägen 3 geeignete Verfahren und die dazu erforderlichen Sensoren
ermittelt. Die Identifikation der Prellschläge ist über eine Auswertung der Weg‐/Geschwindigkeitssignale
des Bären und/oder über Messwerte aus Beschleunigungs‐ oder Körperschallsensoren
möglich. Die Empfindlichkeit der Beschleunigungs‐ und Körperschallmessung ist
hierbei wesentlich von der Position der Sensoren an den verschiedenen Elementen des
Hammeraggregats abhängig.
Die für eine Regelung des Hammersystems notwendige Erfassung der Intensität der
Prellschläge werden von dem Messverfahren Beschleunigung (einaxial) mit der Sensorposition
„Schabotte“ am besten erfasst. Die beiden anderen Messverfahren sind für die Erfassung der
Prellschlagintensität nach bisherigem Untersuchungsstand weniger geeignet.
Die Untersuchung einer zweiten Bauteilgruppe mit deutlich schwererem Bauteil führte zu
deutlich abweichenden Ergebnissen. Die Höhe der Beschleunigungswerte ist eventuell kein
zuverlässiges Erkennungsmerkmal für Prellschläge! Damit würde das Messverfahren
entfallen, welches nach bisherigem Erkenntnisstand die besten Ergebnisse für die Messung
der Prellschlagintensität darstellt. Ohne zuverlässige und genaue Messung der
Prellschlagintensität ist keine Regelung des Umformprozesses bezüglich Prellschlagenergie
möglich! Im weiteren Vorgehen des Vorhabens war geplant ergänzende Untersuchungen mit
schweren Bauteilen durchzuführen. Diese Untersuchungen konnten aus verschieden Gründen
(COVID‐19‐Pandemie, Bauteilabrufe, Produktionsplanung, Laufzeitende des Vorhabens) nicht
durchgeführt werden.
Die offenen Fragestellungen konnten daher im Rahmen dieses Vorhabens nicht geklärt
werden.