Projekte

Ziel des Projektes ist es, mit Hilfe prozessnah gewonnener Informationen eine Prozessregelung bei Zerspanprozessen zu erreichen. Die zunehmende Verarbeitung schwer zerspanbarer Werkstoffe verbunden mit steigenden Produktivitätsanforderungen führt zur Forderung nach optimal geführten Fertigungsprozessen. Dafür müssen zuverlässige Echtzeitinformationen über den Prozesszustand gemessen und zur Kontrolle des Prozesses genutzt werden. Dies ist besonders im Kontext von Industrie 4.0 Anwendungen von großem Interesse.

Herkömmliche Sensoren benötigen oft einen großen Bauraum und besitzen den Nachteil, dass die Schnittkräfte nicht direkt an der Schnittzone erfasst werden können. Dadurch hat das Messsignal eine geringere Empfindlichkeit und unterliegt so einer höheren Ungenauigkeit.

Grundlage des Werkzeugkonzepts von Fraunhofer IWU und IKTS ist die Integration eines piezokeramischen Dickschichtsensors in unmittelbarer Umgebung des Fräswerkzeugs. Die bei der Bearbeitung des Werkstücks wirkenden tangentialen Schnittkräfte werden vom Fräswerkzeug auf den Dickschichtsensor übertragen und drahtlos über RFID-Technik an eine Kontrolleinheit gesendet. Der Sensor besteht aus einem piezokeramisches Schichtsystem, das über Siebdruck aufgebracht wird und damit sehr robust ist. Er besteht aus einer Blei-Zirkonat-Titanat (PZT) -Dickschicht mit gedruckten Elektroden- und Isolationsschichten. Die PZT-Dickschicht weist eine hohe Sensitivität auf und kann aufgrund ihrer piezoelektrischen Eigenschaften zur Kraftmessung genutzt werden.

Aus den gewonnenen Daten können Informationen zum aktuellen Prozesszustand ermittelt werden. Hierdurch lassen sich zum einen der Verschleiß der Werkzeugschneiden online ermitteln und zum anderen Bearbeitungsfehler vorhersagen. Diese Zustandsinformationen können genutzt werden, um selbstständig das Werkzeug zu wechseln oder die Bearbeitungsparameter so anzupassen, dass ein optimaler Betrieb möglich ist.