Modellbasierter Entwurf und Anwendung einer Eigenschaftsregelung zur Automatisierung eines innovativen Drückwalzprozesses

Abstract

Das Konzept der Eigenschaftsregelung mit einer Online-Messung und Rückkopplung der Bauteileigenschaften ist ein derzeit in der Umformtechnik viel diskutiertes – aber bislang kaum umgesetztes Konzept, um den Automatisierungsgrad bei der Bauteilfertigung weiter zu erhöhen und um innovative, neue Produkte mit gradierten Eigenschaften herstellen zu können. Dieser Beitrag soll helfen, diese Lücke zu schließen und befasst sich daher mit den Schritten des Entwurfs bis hin zur Anwendung / Validierung einer neuen Eigenschaftsregelung für das Drückwalzen metastabiler austenitischer Edelstähle. Hierbei handelt es sich um einen Fertigungsprozess für rotationssymmetrische Edelstahlbauteile in kleinen bis mittleren Losgrößen. Der metastabile austenitische Edelstahl ändert während der Verformung seinen α‘-Martensitgehalt und damit verbunden u.a. die magnetischen Eigenschaften. Deshalb soll über die Eigenschaftsregelung ein definiertes Einstellen des α‘-Martensitgehaltes ermöglicht werden. Die Entwicklung der neuen Eigenschaftsregelung erfordert allerdings aufgrund der Prozesskomplexität ein modellbasiertes Vorgehen. Im Rahmen dieses Beitrags wird daher insbesondere gezeigt, wie mittels des modellbasierten Entwurfs und eines regelungstechnischen Systemmodells die Eigenschaftsregelung ausgelegt werden kann. Zudem beinhaltet der Beitrag erste experimentelle Validierungsergebnisse der zuvor entworfenen Eigenschaftsregelung unter Nutzung eines innovativen mikromagnetischen Softsensorsystems.