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SensoGrind: In situ-Qualitätsbeurteilung

von Schleifprozessen mittels MST-basierter Sensorfusion

Das Ziel von SensoGrind ist eine prozesssichere Überwachung des Rundschleifverfahrens hinsichtlich Schleifbranderzeugung und entsprechender Qualitätsminderungen. Anhand integrierter optischer und elektromagnetischer Sensoren werden die Kenngrößen des Schleifprozesses in Echtzeit überwacht und in einer Cloud-basierten Analyse geprüft. Das selbstlernende Analyse-System ermöglicht eine intelligente Gestaltung von Prozessbedingungen und dient dazu, dass höchste Produktivität bzw. Abtragsleistung und zugleich strenge qualitätssichernde Maßnahmen gewährleistet werden

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Schematische Integration von Prozesskomponenten zur Erkennung, Überwachung und Regelung der Schleifbranderzeugung

Schleifbrand ist eine thermisch bedingte Schädigung der geschliffenen Werkstückrandzonen und entsteht, wenn beim Schleifen eine zu große Wärmeentwicklung auftritt. Dies führt zu Anlasszonen, Neuhärtezonen bis hin zu Rissen, mit veränderter Härte und reduzierter Druckeigenspannung oder sogar Zugeigenspannung. Das Auftreten von Schleifbrand beeinträchtigt die Qualität der bearbeiteten Werkstücke durch erhebliche Reduktion der Ermüdungsfestigkeit. Daher gehört die Untersuchung auf Brandmarken zu den am häufigsten durchgeführten Prüfungen nach der Bearbeitung. Ziel des Vorhabens ist die Qualitätsverbesserung und -sicherung von Schleifprozessen durch den Einsatz einer kombinierten optischen und elektromagnetischen Sensortechnologie und die Analyse der Prozessdaten in einer Cloud. So ensteht ein intelligentes selbstlernen-des Regelsystem zur optimalen Wahl von Schleifparametern mit dem Ziel einer möglichst hohen Abtragsrate bei gleichzeitig zuverlässigen und beherrschten Prozessbedingungen.

 

Lithographisch-hergestellte kreisförmige Mikrospule mit 10 Spulenwindungen aus einer Nickel-Cobalt-Legierung (Drahtbreite 50 μm, Schichtdicke 20 μm, Drahtabstand 2m μm); (a) Mikrospule am Glasträger; (b) und (c) REM-Aufnahmen unterschiedlicher Vergrößerung. [Quelle: Institut für Mikrosystemtechnik (iMST), Hochschule Furtwangen]
Die optische Messode (links); die optische Prüfung von Schleifbrand (rechts)

Konzept eines faseroptischen Brandmarkenerkennungssensors. Mit unterschiedlichen Wellenlängen werden Referenzierungen zur Unterdrückung von Störsignalen in rauer Umgebung vorgenommen, ausgewertet wird das vom Werkstück rückreflektierte Licht, gemessenes Spektrum von Brandmarken (mit Wasser bedeckt), [Quelle: Institut für Mikrosystemtechnik (iMST), Hochschule Furtwangen]