7_Prozessüberwachung zur Sicherung der Bauteilfunktionalität Flashcards
Wie lautet der Zusammenhang zwischen Bauteileigenschaften und Funktionalität?
Bauteileigenschaften:
- Oberfläche/Geometrie
- Gefüge
–> wirken sich aus auf die Funktionalitäten
- Strömungsverhalten
- Dauerfestigkeit
- Passung
Störeinflüsse bei der Fertigung
Mechanisch:
- Spannfehler
- Durchbiegung
- Schwingungen
Thermisch
- Prozesswärme
- Umgebung
- Dehnungen
Chemisch
- Oxidation
- Tribologischer Verschleiß
Fehlerarten in der Fertigung
Systematische Fehler: - Systembedingt - Reproduzierbar - Korrigierbar (Spannvorrichtung, Nachgiebigkeit)
Zufällige Fehler
- nicht systematisch beschreibbar
(Spannfehler, Schneidkantenausbrüche)
Werkzeugverschleiß beim Fräsen
- Abrasiere Verschleiß
- Kantenausbrüche
- Thermische Risse
–> Werkzeugverschleiß nimmt stets zu
–> Ausbrüche sind schwer
prognostizierbar
–> Auswirkungen auf Oberflächengüte und Maßhaltigkeit
Prinzip der Prozessüberwachung
Messgrößen (Kraft, Moment, Schall)
–> Rückschluss auf Prozesseigenschaft
–> Rückschluss auf Bauteileigenschaft
Überwachungssystem:
Ist=Soll? Nein –> Maßnahme
Überwachungsstrategien
- Feste Grenze (online)
- Mitlaufende Schwellen (online)
- Stickproben (offline)
Online Überwachung
Messung während Bearbeitung
+ Eingriff während Prozess
+ kein zusätzlicher Prüfschritt
+ 100% Prüfung
- Gegenseitige Beeinflussung von Messung/Prozess
Offline Überwachung
Messung nach der Bearbeitung (z.B. Röntgen)
+ keine gegenseitige Beeinflussung von Messung und Prozess
- zusätzlicher Prüfschritt (Kosten)
- späte Fehlererkennung
7 Schritte zur Prozessüberwachung
- Finden der prozessabhängigen Ursache für den Funktionsverlust des Bauteils (z.B. Schwingungen)
- Finden einer geeigneten Messgröße (Beschleunigung)
- Finden einer Messmethode/Applikation Sensoren
- Aufbau einer Messkette
- Aufzeichnung Prozess
- Finden einer geeigneten Überwachungsstrategie/Sollwert
- Implementieren des Überwachungssystems
Beispiele physikalischer Größen
Mechanisch (Geschwindigkeit, Kraft) Thermisch (Temperatur, Leitfähigkeit) Elektrisch (Leitfähigkeit, Strom) Magnetisch (Fluss, Permeabilität) Strahlung (Energie, Reflexion) Chemisch (Konzentration, pH)
Messprinzipien Dehnung
- piezoelektrischer Dehnungsaufnehmer
- Dehnungsmessstreifen
- Linearmaßstab
Definition und Klassifikation von Sensoren
Technisches Bauteil zur Erfassung einer physikalischen Größe
- Wandler
- Aktiver Sensor
- Passiver Sensor
Dehnungsmessstreifen (DMS)
Äußere Kraft verursacht Spannung und Dehnung am Objekt –> DMS wandelt mechanische Dehnung um in Widerstandsänderung
+ Universell und einfach
+ niedrige Temperatureffekte
+ zeitliche Stabilität
+ geringe Kosten
- nicht wiederverwendbar
- Schutzmaßnahmen erforderlich
- Temperaturgrenzen
Piezoelektrische Sensoren
- Griech. piézein = drücken, pressen
- Deformation entlang polarer Achse erzeugt ein Dipolmoment auf gegenüberliegenden Flächen
- Ladungsverschiebung wird über einen Ladungsverstärker in ein Spannungssignal gewandelt
- Klasse: Aktiver Sensor
–> Kraft und Moment, Druck, Körperschall, Beschleunigung
Ursachen für Körperschall
- Plastische Deformation in der Scherebene
- Rissentstehung und Rissausbreitung
- Reibung zwischen Werkzeug und Werkstück
- Spanbruch
(insg. 7, siehe Grafik dazu)
