HyProForm – Hybride Prozessregelung für die Formstoffaufbereitung

Projektbeschreibung

Das Ziel des Projekts HyProForm ist die Entwicklung und Einführung eines vollkommen neuartigen Regelsystems für die Formstoffaufbereitung in Gießereien. Mit der Implementation der „HyProForm“-Regelmethodik können Gießereien die Stabilität und Robustheit sowie die Flexibilität ihrer Fertigung deutlich erhöhen.

Heute eingesetzte Systeme können steigende Anforderung an die Formqualität bei der Produktion komplexer, dünnwandiger Gussteile nicht erfüllen und bedingen etwa 40 Prozent aller Gussfehler.

Die „HyProForm“-Ergebnisse bieten in dieser Hinsicht ein ganz erhebliches Potential zur Erhöhung der Energie-, Rohstoff- und Kosteneffizienz. Dies wird durch drei wesentliche Entwicklungssäulen erreicht:

Einteilung des Systems in selbstlernende Subsysteme, verknüpft durch einen übergeordneten Prozess-Supervisor,
Entwicklung von individuellen, zielgenauen hybriden Regelalgorithmen für die Subsysteme durch die Kombination von Domänenwissen mit maschinellen Lernmethoden sowie
Einführung neuartiger Messtechnik in die Formstoffaufbereitung, welche die Erfassung bisher nicht (online) messbarer Parameter ermöglicht und diese der Regelung zur Verfügung stellt.

Der Prozess-Supervisor gibt den einzelnen Subsystemen Zielgrößen vor. Die für das aktuell zu fertigende Gussteil optimalen Zielwerte werden durch die Auswertung von Prozess- und Qualitätsdaten mit maschinellen Lernmethoden bestimmt. In den hybriden Reglern der Subsysteme ist Domänenwissen mit maschinellen Lernmethoden kombiniert. Sie setzen die vom Prozess-Supervisor vorgegebenen Zielwerte zur wirtschaftlichen Produktion fehlerfreier Gussteile selbstständig um.

Das Ziel des Projekt-Supervisors ist das Erreichen einer optimalen Gussteilqualität. Der Prozess-Supervisor bestimmt dazu mittels maschineller Lernmethoden für das aktuell zu fertigende Gussteil mögliche Eigenschaftskombinationen des Formstoffes, mit denen eine optimale Gussteilqualität erreicht wird. Es bestimmt die wirtschaftlichste Kombination und die erforderlichen Zielgrößen der Subsysteme, um diese Eigenschaften an der Formanlage zu erhalten. Dabei wird erneut die wirtschaftlichste Variante ermittelt, mit welcher die Ziele erreicht werden. Die Aufgabe der Subsysteme ist es dann, diese Vorgaben umzusetzen.

Projektleitung

Prof. Dr.-Ing. Frieder Heieck
frieder.heieck[at]hs-kempten.de

Projektdauer

01.04.2021 - 31.12.2023

Projektpartner

Universität Duisburg-Essen

Michenfelder Elektrotechnik GmbH & Co. KG

Josef Brechmann GmbH & Co. KG

Projektförderung

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz