Abstract No.:	4300
Scheduled at:	Tuesday, September 15, 2015, Saal Kiew 3:00 PM Forschung und Entwicklung
Title:	Implementierung einer Messsensorik in ein Fräsbearbeitungszentrum zur Ermittlung der Prozesskräfte und -momente beim Rührreibschweißen
Authors:	Markus Krutzlinger* / Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb), Technische Universität München, Deutschland Andreas Bachmann / Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) - Technische Universität München, Deutschland Andreas Roth/ Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) - Technische Universität München, Deutschland Franz Wirth/ Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) - Technische Universität München, Deutschland Sahin Sünger/ Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) - Technische Universität München, Deutschland Michael F. Zäh/ Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) - Technische Universität München, Deutschland
Abstract:	Das Rührreibschweißen (engl. Friction Stir Welding, FSW) ist ein innovatives Pressschweißverfahren. Charakteristisch für das FSW ist ein Fügen unterhalb der Solidustemperatur der Werkstoffe, wodurch es insbesondere bei schwer schmelzschweißbaren Werkstoffen wie Aluminium Verwendung findet. Neben den speziell für das FSW konzipierten Anlagen konnte auch die Eignung herkömmlicher (Fräs-) Bearbeitungszentren nachgewiesen werden. Letztere weisen jedoch meist keine adäquate Messtechnik zur Erfassung der relevanten Prozessgrößen Anpresskraft und Spindeldrehmoment auf, wodurch eine entsprechende Modifizierung notwendig wird. Am iwb wurde in Zusammenarbeit mit Hottinger Baldwin Messtechnik (HBM) ein speziell entwickeltes Dynamometer in das Fräsbearbeitungszentrum Heller MCH 250 integriert, welches die synchrone Erfassung der Prozesskraft in alle drei Raumrichtungen und des Spindeldrehmoments in hoher zeitlicher Auflösung ermöglicht. Von besonderer Bedeutung bei der Entwicklung war eine speziell an das FSW angepasste Anforderungsdefinition. So wurde die Messsensorik für das Spindeldrehmoment derart ausgelegt, dass eine Datenerfassung auch bei niedrigen anliegenden Drehmomenten in hoher zeitlicher Auflösung sichergestellt wird. Dies ist bei kommerziell erhältlichen Systemen oftmals nicht gegeben. Eine weitere Anforderung war, dass sich die Kraft- bzw. Drehmomentensensoren nicht gegenseitig beeinflussen dürfen. Aus diesem Grund wurde das System zweigeteilt. Die x- und y-Komponente der Prozesskraft werden durch eine Sensorik an der Aufspannplatte und die z-Komponente der Prozesskraft sowie das Spindeldrehmoment durch eine in die Werkzeugaufnahme integrierte Sensorik aufgezeichnet. Um zu hohe Biegelasten auf die Werkzeugaufnahme bzw. die integrierte Sensorik zu vermeiden, durfte eine Maximalbaulänge nicht überschritten werden. Dadurch wurde auch der zur Verfügung stehende Bauraum der Messtechnik eingeschränkt. Zur Validierung des Dynamometers werden Schweißungen an Blechen der Aluminiumlegierung EN AW-6082 durchgeführt und die Daten der anlageneigenen Messtechnik mit denen des Dynamometers abgeglichen. Dadurch soll überprüft werden, ob eine Online-Detektion von Nahtfehlern bzw. Prozessinstabilitäten durch das neue hochauflösende Messsystem erfasst werden können und eventuelle nachgelagerte Schritte zur Qualitätssicherung ausbleiben können. Zudem ist eine Rückführung der Prozessgrößen und damit eine Online-Prozessregelung vorgesehen.

<= go back