Gemeinsam mit der Karl-Diederichs-Stiftung unterstützt der Industrieverband Massivumformung e.V. herausragende junge Nachwuchs-Ingenieurinnen und -Ingenieure im Bereich Massivumformung, deren Abschlussarbeiten einen großen Praxisbezug aufweisen und gleichzeitig einen Erkenntnisfortschritt für die Branche bedeuten. Der mit 5.000 € dotierte und jährlich verliehene Preis ging an Jessica Schönburg, die ihre Arbeit im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 1153 schrieb.
Sonderforschungsbereich 1153: Tailored Forming
Im Sonderforschungsbereich (SFB) 1153 wurden in den vergangenen Jahren neuartige Auslegungs-, Füge-, Umform-, Nachbearbeitungs- und Prüfverfahren für die Herstellung hybrider massiver Hochleistungsbauteile entwickelt und realisiert. Die große Aufgabe besteht nun abschließend darin, diese innovativen Einzelprozesse zu einer automatisierten Prozesskette zusammenzuführen. Eine spätere Marktdurchdringung wird nur dann gelingen, wenn der Spagat zwischen anfangs gegebenenfalls kleineren Losgrößen und einer ökologischen und ökonomischen Fertigung gelingt.
Die Wirtschaftlichkeit eines automatisierten umformtechnischen Prozesses ist in hohem Maße abhängig von der Auslastung der bei weitem teuersten Komponente, der Umformmaschine, und deren Ausbringung. Im Vergleich zum konventionellen Schmieden hat die Tailored-Forming-Technologie derzeit den Nachteil langer vorgelagerter energieintensiver Halbzeugherstellungszeiten in zusätzlichen Prozessschritten, was zum einen zu einer geringen Ausbringung führen kann, wenn die Prozesse einzeln betrachtet werden, und zum anderen die Energieeffizienz des Gesamtprozesses beeinträchtigt. Zwar ist es grundsätzlich denkbar, die vorgelagerten Prozesse zu skalieren und gegebenenfalls mehrere Fügestationen aufzubauen, dies steigert aber den Investitionsbedarf immens und erscheint gerade im Hochlauf einer neuen Technologie mit kleineren Losgrößen als nicht sinnvoll.
Jessica Schönburg entwickelte Lösungsansätze…
Um diesem Problem zu begegnen, entwickelte Jessica Schönburg in ihrer Masterarbeit Lösungsansätze, die Prozesskette zu flexibilisieren und zu digitalisieren, um unterschiedliche Bauteile über eine Pressenlinie führen zu können. Dies erfordert die Integration flexibler Handhabungs-, Erwärmungs- und Steuerungssysteme.
Die parallele Fertigung verschiedener Bauteile auf einer Pressenperipherie führt zu einer höheren Gesamtauslastung der Anlage. Der Materialfluss in der Prozesskette kann so variabel und automatisiert gesteuert werden, dass die Anlage aus den einzelnen Taktzeiten und Prozesszuständen stets den idealen Fertigungsprozess wählt. Gleichzeitig kann eine Energienachnutzung innerhalb der Tailored-Forming-Prozesskette ermöglicht und in die Prozessplanung mit einbezogen werden. Durch die gezielte Priorisierung der Halbzeuge aus den Herstellungsprozessen mit einem hohen Energieeintrag kann beispielsweise die bereits eingebrachte Wärme für die nachfolgende Umformung nutzbar gemacht werden.
… die nun in der dritten Förderperiode weiterentwickelt werden
Die Umsetzung ihrer Ideen an der Tailored-Forming-Prozesskette war wesentlicher Bestandteil der erfolgreichen Begehung zur dritten Förderperiode des Sonderforschungsbereichs im Frühjahr 2023. So konnte den Gutachterinnen und Gutachtern in einem beeindruckenden Live-Experiment die Gesamtidee der Tailored-Forming-Technologie aufgezeigt und gleichzeitig die Fragen nach der industriellen Relevanz, der Wirtschaftlichkeit aber auch der Ökologie beantwortet werden.
Die Fragestellungen werden in der dritten Förderperiode im Rahmen eines Serviceprojektes weitergeführt. In diesem werden systematisch alle Teilprojekte befähigt, prozessrelevante Inline-Messdaten zum Aufbau von Steuer- und Regelungsalgorithmen heranzuziehen und diese anschließend in den verketteten Prozess implementieren und testen zu können, um final das globale Ziel einer „automatisierten, digitalisierten und flexibilisierten Prozesskette zur ressourceneffizienten und resilienten Herstellung hybrider Hochleistungsbauteile“ zu realisieren.
Herausragende Leistungen mit Karl-Diederichs-Masterpreis ausgezeichnet
Das große Engagement gepaart mit den theoretischen und praktischen Kenntnissen in der Auslegung und Umsetzung des Projektes überzeugten die Jury, so dass die herausragenden Leistungen von Jessica Schönburg mit der Verleihung des Karl-Diederichs-Masterpreises für ihre Arbeit mit dem Titel: „Automatisierung einer Tailored-Forming-Schmiedezelle zur Optimierung der Taktzeit und Ressourceneffizienz“ gewürdigt wurden.
