Vernetztes maschinelles Oberflächenhämmern

Projekt mit der accurapuls GmbH

Im März 2017 fiel der Startschuss für das Digitalisierungsprojekt „Vernetztes maschinelles Oberflächenhämmern“. Zusammen mit der accurapuls GmbH wird „Digital in NRW – Das Kompetenzzentrum für den Mittelstand“ in den kommenden fünf Monaten als Transferprojekt ein bestehendes elektromechanisches maschinelles Oberflächenhämmern-Systems mit einer Kraft- und Beschleunigungsmesstechnik ausstatten. Zielsetzung dabei ist die Echtzeitanalyse und -optimierung des Produktionsprozesses sowie die Entwicklung eines Umsetzungskonzeptes zur Reproduzierbarkeit auf andere Hammersysteme.

Das Unternehmen

Die Firma accurapuls, ein im Jahre 1995 gegründetes Kleinunternehmen aus Lippetal mit derzeit 11 Mitarbeitern, ist weltweit führend im Bereich der elektromechanischen Randzonenverfestigung von metallischen Komponenten durch maschinelles Oberflächenhämmern. Die Kunden von accurapuls kommen aus der Automobil- sowie Luft- und Schifffahrtindustrie.

Durch das von accurapuls entwickelte elektromechanische Hämmersystem können unter anderem metallische Werkzeugoberflächen plastisch verformt werden. Die Rauheitsspitzen der Randzone der metallischen Komponenten werden dabei inkrementell mittels hochfrequenter Schläge eines sphärischen Stößels (bis 500 Hz) eingeglättet. Das führt zu einer Härtesteigerung und damit zu einer Verfestigung der Randzone und erhöht in Folge wesentlich die Verschleißfestigkeit der metallischen Komponenten.

Ausgangssituation und Projektziel

Das Transferprojekt setzt nun auf der Problematik auf, dass aufgrund fehlender Sensorik am Hammerkopf des Hammersystems die Prozesskräfte und Stößelwege momentan noch unbekannt sind. Eine Echtzeitprozessanalyse und Prozessoptimierung sind damit unmöglich.

Das Gesamtziel des Transferprojektes „Vernetztes maschinelles Oberflächenhämmern“ ist daher die Implementierung einer Kraft- und Beschleunigungsmesstechnik in den Hammerkopf des elektromechanischen Hämmersystems der Firma accurapuls sowie eine Echtzeitsignalaufnahme und drahtlose Übermittlung der Datenströme an eine cloudbasierte Analyseplattform.

Aus dem Modifizierungskonzept zur Aufrüstung des Hammersystems mithilfe entsprechender Sensorik erfolgt eine technische und kaufmännische Aufwertung. Darüber hinaus wird so die Basis einer optimierten Prozessauslegung geschaffen, was in Wettbewerbsvorteilen resultiert. Zusätzlich bieten die ermittelten Kraft- und Beschleunigungsprofile die Möglichkeit, die Regelungs- und Steuerungstechnik der Hammersysteme zukünftig zu erweitern.

Das Projekt nimmt Fahrt auf

Ende Januar 2017 haben sich die Projektpartner zu einem ersten Meeting getroffen. Dabei wurden vor allem die an die benötigte Sensorik gestellten Anforderungen diskutiert und eine erste Handlungsstrategie ausgearbeitet.

Durch das eingebrachte Wissen und Know-How des Entwicklers des Hämmersystems, Herrn Christian Löcker, konnten zielgerichtete Lösungen ausgearbeitet werden. Diese beinhalteten die Auswahl geeigneter piezoelektrischer Kraftsensoren und faseroptischer Abstandssensoren sowie die entsprechenden Positionierungsmöglichkeiten der Sensoren zur Implementierung in den Hammerstößel bzw. Hammerkopf.

So wurden bereits zu diesem frühen Zeitpunkt die Rahmenbedingungen abgesteckt und die zentralen Fragestellungen zur erfolgreichen Bearbeitung des Projektes beantwortet.