Das im April 2019 gestartete IGF-Vorhaben UltraRein beschäftigt sich mit der Entwicklung einer multisensorbasierten Systemlösung zum Bestimmen der mechanischen Reinigungswirkung in Ultraschallanlagen als Voraussetzung für die künftige Integration von intelligenten Steuer- und Regelungskonzepten. Der Zwischenstandsbericht informiert über den aktuellen Stand und die nächsten Prozessschritte.
Die Konditionierung von technischen Oberflächen durch industrielle Reinigungsprozesse ist ein qualitätserzeugender Fertigungsschritt im Bereich der Teilefertigung, bei dem die für die Nachfolgeprozesse (wie Kleben und Beschichten) erforderliche Sauberkeit erzeugt wird. Die Komplexität der bisher mangels geeigneter Messtechnik zur Überwachung des Prozesszustandes nicht vollständig beschriebenen Reinigungswirkzusammenhänge ist ein kritisches Glied auf dem Weg zur durchgängig wissensbasierten, adaptiven Fertigung im Rahmen von Industrie 4.0. Insbesondere bei der Ultraschallreinigung als Teil der Tauchreinigungsverfahren zeigt sich dies durch die unvollständige Erfassung der Ultraschallmessgrößen, resultierende mechanische Reinigungswirkung und sonstige Badzustandsparameter. Das Resultat sind aufwendige Reinigungsversuche während der Konzipierung, Auslegung und der Inbetriebnahme der Ultraschallreinigung. Trotz dieser Erprobung kommt es infolge der vorhandenen Unsicherheit im industriellen Alltag zu einer Überdimensionierung der Reinigungsprozesse. Die Folgen sind ein erhöhter Energie- und Ressourceneinsatz sowie erhöhte Kosten für den Ultraschallreinigungsprozess.
Um diesen Umständen begegnen zu können, wird am Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV, Dresden, und an der Fraunhofer-Einrichtung für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV, Augsburg, im Projekt UltraRein ein Werkzeug zur Erfassung von allen relevanten Ultraschallmessgrößen entwickelt. Dieses System können Anwender zur Echtzeit-Datenerfassung der bisher weitgehend als Blackbox behandelten Ultraschallwirkungskette nutzen und daraus Wirkzusammenhänge ableiten. Unterstützt werden sie dabei durch eine intelligente Datenauswertung unter Nutzung von künstlicher Intelligenz. Mithilfe des intelligenten Multisensorsystems wird die Ultraschallreinigung perspektivisch vollständig überwacht, wodurch ein neues Niveau der Prozessdatenerfassung zur Entwicklung, Auslegung und Optimierung von Ultraschallreinigungsprozessen erreicht wird.
Aktueller Stand des Projekts ist die Auslegung und Integration eines Inline-Sensors zur Messung der durch den Ultraschall erzeugten Erosionsrate und die Erprobung sowie Anpassung von Messsystemen zur Überwachung der Ultraschallreinigung. Die nächsten Schritte im Projekt sind die Integration der Einzelmesssysteme in einer kompakten Systemlösung zur Überwachung der Ultraschallwirkung in den Waschbädern und die Umsetzung einer auf künstlicher Intelligenz basierenden Messdatenauswertung. Im Ergebnis entsteht ein Forschungsdemonstrator zur Erfassung der örtlich und zeitlich aufgelösten Ultraschallreinigungswirkung und der intelligenten Auswertung der gewonnenen Daten.
Das Projekt wird bei der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen Otto von Guericke e. V. AiF unter der IGF-Vorhabennummer 20669 BG/2 geführt. Laufzeit ist vom 1. April 2019 bis zum 31. März 2021.
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