Karriere am WZL

 

Masterarbeit oder Bachelorarbeit oder stud. Hilfskraft

am Forschungsbereich Technologie der Fertigungsverfahren, Abteilung Zerspantechnologie, Gruppe Produkt- und Prozessüberwachung
 

Modellprädiktive Kraftregelung beim Fräsen

Das Fräsen ist einer der flexibelsten Fertigungsprozesse zur Metallverarbeitung. Damit können komplexe Freiformflächen, wie sie bspw. im Flugzeug- und Automobilbau vorkommen, hergestellt werden. Die Prozesskraft ist beim Fräsen von zentraler Bedeutung. Sie beeinflusst die Qualität und über den Vorschub insbesondere die Produktivität.

Durch die komplexe Geometrie und die dadurch wechselnden Eingriffsbedingungen des Fräsers, ändert sich die Prozesskraft sehr schnell. Deshalb Fertigungsprozess wird in der Regel sehr konservativ ausgelegt, um den Bruch eines Werkzeugs zu verhindern. Dadurch wird die Produktivität eines Werkzeugs nicht optimal ausgenutzt. Eine Offline-Optimierung der Parameter ist möglich, berücksichtigt aber z.B. keinen Werkzeugverschleiß.

Seit den 1980er Jahren werden zunehmend Regelungen der Prozesskraft für das Fräsen untersucht. Die schnell wechselnden Eingriffsbedingungen (und dadurch die sich schnell ändernde Kraft) stellt das Regelungssystem vor große Herausforderungen. Mit konventionellen Regelungssystemen ist eine konstante Prozesskraft nicht zu erreichen. Daher werden am WZL fortschrittliche Prozessregelungen für das Fräsen untersucht: Modellprädiktive Regelung.

Die Idee einer Modellprädiktiven Regelung (MPC) ist es, mit einem Prozessmodell kurzzeitig in die Zukunft zu schauen und so die Regelgröße (Kraft) frühzeitig anzupassen. Dafür wird mit Hilfe einer Durchdringungsrechnung die zu erwartenden Eingriffsgrößen simuliert. Identifiziert man nun während der Fertigung ein Prozesskraftmodell, so kann – in Kombination mit den Eingriffsgrößen – die zukünftige Kraft geschätzt werden. Da das Modell alle drei Fräserumdrehungen neu aufgebaut wird, werden Störungen wie Verschleiß implizit berücksichtigt. Mit dem System kann eine konstant hohe Prozesskraft erreicht werden, ohne die Belastungsgrenze des Werkzeugs zu überschreiten.

 
Ich suche ich motivierte Studenten aus verschiedenen Interessen und Fähigkeiten. Grundlegendes Interesse an Regelungstechnik und Erfahrung im Programmieren ist wünschenswert. Für Dich sind je nach Interesse und Fähigkeit verschiedene Einsatzmöglichkeiten denkbar:

Der Regelungsalgorithmus wird vom IRT entwickelt und ist bereits implementiert. Das Zusammenspiel mit dem Prozess ist von zentraler Bedeutung. Das System soll bspw. um ein Rundlauffehlermodell für mehrschneidige Fräser erweitert werden. Zusätzlich werden aktuell nur Schaftfräser betrachtet, hier ist eine Erweiterung auf Messerkopffräser denkbar. Des Weiteren soll ein Weg gefunden werden die Kraftmessplattform mit kostengünstigerer Sensorik zu ersetzen. Hier ist die Fusion verschiedener Sensorsignale angedacht. Langfristig soll auch der Wirtschaftlichkeitsgewinn durch Standzeitversuche qualitativ untersucht werden.
 
Voraussetzungen:

• Motivation und Einsatzbereitschaft
• Interesse am Programmieren (Vorkenntnisse in Matlab von Vorteil aber nicht Voraussetzung)
• Interesse an Regelungstechnik und ihrer Anwendung

Geboten wird:
• Umfangreiche Betreuung
• Mitarbeit an einem aktuellen Forschungsthema
• Die Anwednung von im Studium erlerntem Wissen in der Praxis
• Sehr gutes Arbeitsklima
Zeitaufwand: 0,00 Arbeitsstunden

Ansprechpartner(in):
Max Schwenzer
 
Herwart-Opitz-Haus 53B 314
Tel.: +49 241 80-28021
Fax: +49 241 80-22293
Mail: M.Schwenzer@wzl.rwth-aachen.de