Schnellere Fertigung von Bauteilen und mehr Sicherheit für die Automobilbranche
Bei der Entwicklung von Fahrzeugbauteilen liegt der Schwerpunkt in der Regel auf Gewichtsreduzierung, aber auch höchstem Sicherheitsstandard. Dies treibt wiederum die Nachfrage nach mechanisch robusteren und leichteren Werkstoffen und entsprechenden Herstellungsverfahren voran. Ein anschauliches Beispiel sind etwa Bauteile, die durch Formhärten gefertigt werden und in neueren Karosserien verbaut werden. Diese Bauteile werden durch Pressen und Formen von Stahlblechen bei Temperaturen von über 800 °C erzeugt, zeichnen sich durch hohe Festigkeit und geringe Verformbarkeit aus, lassen sich in der Fertigung jedoch leicht formen. „Formhärten ist für die Serienfertigung konzipiert“, erklärt Daniele Bassan, Forschungsleiter des Projekts RUSH AI und Projektmanager bei CRF in Italien. „Ein Problem dabei ist jedoch, dass das Schnellkühlen bzw. Abschrecken noch immer bis zu 15 Sekunden je Teil dauert und dessen Eigenschaften auch nicht immer individuell anpassbar sind.“
Innovationen für mehr Produktionseffizienz
Ziel des Projekts RUSH AI war es, diese Abkühlzeit deutlich zu verkürzen und eine neue Generation von Werkzeugen zu entwickeln, um die mechanischen Eigenschaften von Bauteilen in der Massenfertigung zu verbessern. Die Qualitätskontrolle beim ultraschnellen Formhärten übernehmen selbstkorrigierende KI-Algorithmen (künstliche Intelligenz). „Wir wollten daher den Zeitaufwand für die Abkühlung deutlich reduzieren und Bauteile insgesamt leistungsfähiger machen“, so Bassan, um letztlich die Effizienz der Produktionslinie, aber auch Sicherheitsmaßstäbe zu erhöhen. Das Projekt entwickelte eine innovative Hydraulikpresse und eine mittels additiver Fertigung erzeugte Form. Beides ist an das Prinzip der Schweißdrüsen menschlicher Haut angelehnt und soll die Kühlleistung verbessern. Weiterhin konstruierte die Arbeitsgruppe neue und leichtere Bauteile für einen handelsüblichen SUV. „Mit den neuen Verfahren konnten wir die Gesamtleistung der Bauteile in Sachen Sicherheit verbessern und gleichzeitig das Gewicht um rund 5 % reduzieren“, ergänzt Bassan. Bessere Produktionseffizienz wurde erreicht, indem man die Abschreckzeit auf drei Sekunden und damit den Gesamtzyklus von etwa 20 auf acht Sekunden reduzierte. Insgesamt ergab dies eine Einsparung von 10 % bei den Fertigungskosten.
Erfolgreiche Zusammenarbeit zwischen KMU
Bassan zufolge war die produktive Zusammenarbeit zwischen den Projektpartnern für die hervorragenden Ergebnisse entscheidend. „KMU tragen in Europa wesentlich dazu bei, Innovationen auf den Markt zu bringen“, bemerkt er. „Die hochmotivierten KMU-Partner lieferten uns Ideen und Inputs, die wir dann im Konsortium umsetzen konnten.“ Nach Validierung der Fertigungsprototypen von RUSH AI laufen für das System nun Vorbereitungen für die Serienproduktion und Kommerzialisierung, indem die im Projekt entwickelten innovativen Werkzeuge und die KI-Qualitätskontrolle für die Hydraulikpresse in einer Betriebsumgebung geprüft werden. Bis zum Projektende im Februar 2022 will die Arbeitsgruppe das gesamte System optimieren und Betriebsbereitschaft gewährleisten. „Die enge Zusammenarbeit unserer Konsortiumsmitglieder war ein entscheidender Aspekt bei der Verbesserung der Fertigung“, ergänzt Bassan. „Und wir hoffen nun, weitere innovative Ideen dazu beitragen zu können. Letztlich ist eine kürzere Gesamtbearbeitungszeit Voraussetzung für Produktionssteigerung und Kostensenkung auf dem hart umkämpften Markt in der Automobilindustrie.“
Schlüsselbegriffe
RUSH AI, Fahrzeug, Auto, Stahl, Formhärten, Pressen, Abschrecken, Abkühlen, mechanisch, Komponente
