Fertigungsintegrierte In-Prozess Werkzeugverschleiß- und Materialanalyse an 42CrMo4 mittels hochfrequentem akustischem Körperschall
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Abstract:
Die zunehmende Komplexität bei der Herstellung von Bauteilen, bedingt durch gestiegene sicherheitstechnische und ökonomische Anforderungen erfordert leistungsfähige Prüf- und Überwachungssysteme zur Qualitätssicherung und Ausschussvermeidung. In diesem Beitrag wird ein Konzept für ein multimodales, echtzeitfähiges Prüfsystem für den Fertigungsprozess Außenlängsdrehen vorgestellt. Neben hochfrequenten akustischen Emissionen werden mikromagnetische Prüfdaten erfasst und in einen digitalen Zwilling der gefertigten Wellen aus legiertem Vergütungsstahl 42CrMo4 eingespeist. Dieser digitale Zwilling ermöglicht es, die akustischen Emissionen dem tatsächlich aufgetretenen Ursprung ortsbezogen auf dem Bauteil zuzuordnen. Das akustische Prüfsystem wird detailliert vorgestellt. Es wird gezeigt, wie trotz Stör- und Umgebungsgeräuschen während der Fertigung auftretende unerwünschte Werkzeugverschleißzustände und Randschichtveränderungen des Materials mittels akustischer Emissionen zerstörungsfrei detektiert werden können. Mit Hilfe geeigneter Auswertealgorithmen und in Kombination mit Daten, die mit dem mikromagnetischen Verfahren gewonnen wurden, kann ein Softsensorsystem realisiert werden, welches eine In-Prozess-Qualitätsüberwachung ermöglicht und damit Ansätze für eine echtzeitfähige Steuerung und Regelung zur Optimierung des Fertigungsprozesses liefert.