KMU-innovativ Multifunktionale Freiformschmiedezelle zum algorithmenbasierten Schmieden anspruchsvoller (Groß-)Bauteile (MultiFreSch)

Problemstellung
Eine nachhaltige Ressourcennutzung und wirtschaftliche Effizienz ist bei der Herstellung großer komplexer Bauteile, wie z.B. Kurbelwellen, Turbinenblätter oder Großwälzlager, unabdingbar. Dafür sind oftmals mehrere 100 Tonnen Stahl zu bearbeiteten. Diese Bauteile werden in den meisten Fällen gegossen und dann zeitintensiv nachbearbeitet, bis sie die geforderten Maße aufweisen. Eine alternative, schnelle und ressourceneffiziente Bearbeitungsmethode ist das Freiformschmieden. Dabei werden die Bauteile klassisch auf einem Schmiedesattel durch die Auftreffwucht des Schmiedehammers, dem Bären, in die gewünschte Form gebracht. Die Herausforderung beim Freiformschmieden ist bislang allerdings, dass das Ergebnis stark von der Erfahrung des Werkers abhängig ist. Es existieren bisher keine digitalen Lösungen, die eine exakte Vorhersage des Schmiedeergebnisses ermöglichen.

Ziel
An diesem Punkt setzt das Forschungsprojekt MultiFreSch an. Das Freiformschmieden soll digitalisiert werden, um eine Selbstoptimierung des Prozesses zu ermöglichen. Dazu ist es notwendig, dass der Materialfluss parallel zum Schmieden berechnet und simultan an den Schmiederoboter gemeldet wird, sodass eine korrekte Schmiedefolge errechnet werden kann.

Vorgehensweise
Um das genannte Ziel zu erreichen, wird eine Simulationssoftware entwickelt, die zeitgleich zur Bearbeitung des Bauteils die Prozessfolge des Schmiedens festlegt. Um die Simulationssoftware nutzen zu können, ist die Steuerung der Freiformschmiedezelle anzupassen. Im Projekt sind dazu die Produktionsdaten mittels robuster Messtechnik zu erfassen, ein Simulationsmodell zu erstellen und in die automatisierte Freiformschmiedeanlage zu integrieren. Die zu entwickelnden Teillösungen werden am Ende des Projektes zusammengeführt und auf ihre industrielle Praxistauglichkeit erprobt.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Ergebnis des Projektes ist ein digitalisierter Prozess für das industrielle Freiformschmieden. Geplant ist, dass insbesondere bestehende Anlagen in Unternehmen schnell und effizient aufgerüstet werden können. Große freigeschmiedete Bauteile finden zukünftig in Bereichen, wie z. B. der Luft- und Raumfahrtindustrie, dem Schiffbau oder der Öl- und Gasindustrie breite Anwendungsmöglichkeiten. Zusätzlich besteht ein großes Potenzial, neue Anlagen mit einer erweiterten Funktionalität auf den Markt zu bringen.

• GLAMA Maschinenbau GmbH
• RWTH Aachen