Kompensation von Konturabweichungen bei gerundeten Strangpressprofilen durch robotergestützte Führungswerkzeuge

Zur Gewichtsreduzierung an Kraftfahrzeugen werden Karosserien in Space- Frame-Bauweise aus Aluminium aufgebaut, um die stetig wachsenden Anforderungen bezüglich Kraftstoffverbrauch und Abgasvorschriften einhalten zu können. Häufig werden dabei gekrümmte Strangpressprofile verwendet, die neben einem guten Verhältnis aus Gewicht und Steifigkeit viele Möglichkeiten im Bezug auf Design bieten. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich im Kontext der Automatisierung des flexiblen Herstellverfahrens „Runden beim Strangpressen“ mit der Steigerung der Genauigkeit der mithilfe robotergeführter Werkzeuge zum Führen, Abtrennen und Übergeben der hergestellten Strangpressprofile.

Als Zielsetzung resultiert die Entwicklung, Umsetzung und Validierung von Möglichkeiten zur Steigerung der Konturgenauigkeit von gerundeten Strangpressprofilen durch robotergestützte Führungswerkzeuge. Aufgrund veränderlicher Einflussfaktoren, die bei der Anwendung von Industrierobotern berücksichtigt werden müssen, sowie zusätzlicher veränderlicher Einflussfaktoren aus dem Prozess ist eine einmalige Kalibrierung der Anlage für eine kontinuierliche Herstellung gleichbleibender Bauteilqualitäten nicht ausreichend. Ein Teilziel der Arbeit ist daher, ebenfalls veränderliche Einflussfaktoren bei der Herstellung berücksichtigen und ausgleichen zu können.

Um die Ziele zu erreichen, wird in dieser Arbeit die Einführung einer neuartigen Möglichkeit zur diskreten Regelung der Bewegungsbahnen verfolgt. Hierzu wird eine Vorgehensweise zur systematischen Analyse und Einteilung von qualitätsbeeinflussenden Faktoren bei der Profilherstellung sowie der Möglichkeit der Minimierung der Auswirkungen erarbeitet und auf die Anforderungen des robotergestützten Führens und Abtrennens während der Profilherstellung angewendet.

Besonders für die Kompensation von Konturabweichungen aufgrund langsam veränderlicher und nur mit hohem technischen und wirtschaftlichen Aufwand messbarer Einflussfaktoren wird ein Lösungsansatz zur Roboterführung umgesetzt, bei dem aus Messdaten bereits hergestellter Profilbauteile und dem Vergleich zur Sollkontur eine Veränderung der Bahnen der robotergeführten Werkzeuge ermöglicht wird. Mit dem gewählten Lösungsansatz erfolgt eine Minimierung der Konturabweichungen in Form eines diskreten Offline-Konturregelkreises am Bauteil. In dem Regelkreis werden zum einen veränderliche Einflussfaktoren aus dem Prozess und zum anderen nicht messbare Einflussfaktoren der Kinematiken zur Profilführung bei der Profilherstellung kontinuierlich ausgeglichen und eine hohe Bauteilqualität dadurch auch über längere Zeitabschnitte sichergestellt.

Die Validierung der umgesetzten Maßnahmen und Verfahren erfolgt mithilfe einer optimierten Versuchsanlage an unterschiedliche Profilgeometrien.