Dynamische Toleranzallokation und Einsatz von Qualitätsregelkreisen für Hochpräzisi-onsprodukte im Produktionsanlauf

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr.-Ing. Gisela Lanza; Professor Dr.-Ing. Sandro Wartzack
• Fachliche Zuordnung: Produktionssystematik, Betriebswissenschaften, Qualitätsmanagement und Fabrikplanung ; Konstruktion, Maschinenelemente, Produktentwicklung
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 549526281

Eine hohe Qualität gefertigter Produkte ist nicht nur eine zentrale Kundenanforderung, sondern auch ein entscheidender Faktor für wirtschaftlichen Erfolg im internationalen Wettbewerb. Dies ist im besonderen Maße bei filigranen Hochpräzisionsprodukten der Fall. Da sich die Fertigung im Grenzbereich des technologisch Machbaren bewegt, spielt hierbei die Toleranzallokation eine entscheidende Rolle, da zu enge Toleranzen zu signifikant erhöhten Fertigungskosten führen oder nicht prozesssicher gefertigt werden können. Zu weit gewählte Toleranzen gefährden im Gegensatz dazu die Funktionserfüllung eines Produktes. Herkömmliche statistische Ansätze, wie sie in der Toleranzanalyse und -synthese zum Einsatz kommen, können bei der virtuellen Absicherung von Hochpräzisionsbauteilen im Produktionsanlauf jedoch nicht ohne Weiteres verwendet werden, da diese eingeschwungene Prozesse voraussetzen. Daher sollen im geplanten Forschungsvorhaben Methoden zur dynamischen Toleranzallokation in der Produktentwicklung und der Qualitätsregelung erforscht werden. Hierbei sollen aktuelle Informationen und Messdaten der Fertigung und Montage, unter der Berücksichtigung ihrer Unsicherheiten, durch den Einsatz von digitalen Zwillingen für das Produkt und das Produktionssystem durchgängig eingebunden werden. Der Fokus liegt dabei auf dem Produktionsanlauf, wobei nicht nur eine Steigerung der Produktqualität, sondern auch eine Verbesserung der Erstausbringungsrate angestrebt wird. Darüber hinaus werden Methoden zur kurzzyklischen Steigerung der Produktqualität erforscht und prototypisch an einer Demonstratorbaugruppe umgesetzt. Diese Arbeiten münden in einem ganzheitlichen Vorgehen zur Qualitätssteigerung, das situationsabhängige Strategien beinhaltet, die aus einer Kombination von Toleranzanpassung und Strategien zur Qualitätsregelung bestehen. Nach Abschluss des Forschungsvorhabens werden übertragbare Methoden entwickelt und erprobt sein, sodass deren Eignung für unterschiedliche Problemstellungen bewertet werden kann. Um das Forschungsvorhaben durchzuführen, muss die Expertise aus zwei Forschungsfeldern gebündelt werden. Zum einen ist das Wissen über die ganzheitliche Gestaltung und Bewertung von Produktionssystemen erforderlich. Zum anderen ist Erfahrung im Bereich der statistischen Toleranzsimulation notwendig. Zusätzlich ist Erfahrung zum Einsatz von digitalen Zwillingen sowohl für Produktionssysteme als auch für komplexe Produkte notwendig.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen