Untersuchungen zur Prozessführung des Richtwalzens unter Nutzung eines FE-Modells mit integrierten Regelstrukturen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Gerhard Hirt
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 238040321

Richtwalzen ist entscheidend, um Unplanheiten und Eigenspannungen u.a. aus Flachprodukten zu entfernen. Im Gegensatz zu anderen fertigungstechnischen Verfahren wird die Anstellung der Maschine meist anhand von Erfahrungswerten vorgenommen. Zunehmend engere Toleranzen und neue Werkstoffe zeigen aber mittlerweile die Grenzen dieses einfachen Ansatzes auf. Es ist daher dringend erforderlich, ein verbessertes Verständnis und eine bessere Kontrolle des Prozesses zu erreichen.Sinnvoll wäre eine automatisierte Anstellung der Richtwalzen durch eine entsprechende Regelung der auslaufenden Bandkrümmung, um reproduzierbar plane Bleche zu erzeugen. Alle bisherigen Regelungsansätze haben aber drei entscheidende Nachteile:1) Die Messung der auslaufenden Planheit weist eine signifikante Totzeit auf. Die Konsequenz ist u.a., dass der Anfang des Bandes durch die Regelung nicht beeinflusst wird. 2) Schwankungen in den Richtguteigenschaften (Streckgrenze, Banddicke und Vorkrümmung) können erst erkannt werden, wenn die Störung die Maschine komplett durchlaufen hat. 3) Es existieren praktisch keine geeigneten Messverfahren, mit denen die von der Schwerkraft beeinflusste Krümmung am zugfreien Auslauf aus der Richtanlage gemessen werden könnte.Insbesondere der letzte Aspekt macht eine experimentelle Untersuchung der Zusammenhänge zwischen Zielgrößen (Krümmung, Eigenspannungszustand) und real messbaren Daten (z.B. Kräfte und Momente an den Walzen, Auslenkungen des Bleches) sehr schwierig. Daher soll ein FEM-Modell genutzt werden, um eine idealisierte Umgebung (z.B. ohne Beeinflussung der Krümmung durch die Gravitation) zur Analyse der Zusammenhänge zu schaffen. Bei gleichzeitiger Integration möglicher Regelungsalgorithmen in die FEM entsteht so ein Werkzeug, mit dem unterschiedliche Regelungskonzepte virtuell erprobt werden können. Im weiteren Verlauf des Projektes erfolgt dann die praktische Erprobung der Regelung im Experiment. Voruntersuchungen zeigen, dass Prozessparameter (z.B. Kräfte und Momente) genutzt werden können, um vor und während des Prozesses Abweichungen von den erwarteten Richtguteigenschaften zu identifizieren. Die im Vorhinein durch die FEM-Simulationen ermittelten Modellwerte können genutzt werden, um die Walzenanstellung entsprechend anzupassen. Das langfristige Ziel ist daher ein neues Regelungskonzept zu entwickeln, das bereits beim Einlaufen des Bandes auf gemessene Prozessdaten zurückgreift. Dies kann zu geringeren Investitions- sowie Instandhaltungskosten, geringerem Ausschuss und höherer Verfügbarkeit der gesamten nachgeschalteten Produktionslinie führen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen