Zwickauer Forscher lassen Maschinen mitdenken
Wer schon einmal ein kaputtes Bauteil reklamieren musste, kennt den Ärger. In vielen Fällen entstehen Fehler aber viel früher — nämlich direkt in der Fabrik. Und oft werden sie erst bemerkt, wenn schon etliche Meter Material produziert sind. Genau dieses Problem wollen Forschende des Fraunhofer-Anwendungszentrums für Optische Messtechnik und Oberflächentechnologien AZOM in Zwickau lösen. Im Projekt PulLoop haben sie gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV ein System entwickelt, das Fehler in faserverstärkten Kunststoffprofilen schon während der laufenden Herstellung erkennt.
Solche Profile stecken in vielen Alltags- und Industrieprodukten, etwa in Fensterrahmen, Autoteilen oder Rotorblättern von Windrädern. Hergestellt werden sie oft im sogenannten Pultrusionsverfahren: Fasern werden mit Harz getränkt, durch eine beheizte Form gezogen und dabei ausgehärtet. Das ist schnell und wirtschaftlich, birgt aber ein Risiko. Wenn etwas schiefläuft, kann in kurzer Zeit viel Ausschuss entstehen.
Günstig, schnell und präzise
Das neue System trägt den Namen SURFinloop. Es nutzt preiswerte Streusensoren, die die Oberfläche des Profils im laufenden Betrieb erfassen. Eine Software gleicht die Messdaten mit einem digitalen Referenzmodell, einem sogenannten digitalen Zwilling, ab. Weicht das Profil von den vorgegebenen Maßen ab, wird das sofort erkannt. So lässt sich der Fertigungsprozess direkt rückkoppeln und schneller nachjustieren.
"Bisherige Systeme zur Qualitätsüberwachung in der Pultrusion sind entweder zu teuer oder zu aufwendig in der Einrichtung", erklärt Alexander Kabardiadi-Virkovski, Projektleiter am Fraunhofer AZOM. "Mit SURFinloop bieten wir eine Lösung, die speziell auf die Anforderungen kleiner und mittlerer Unternehmen zugeschnitten ist." Laut Fraunhofer erkennt der Demonstrator bei Produktionsgeschwindigkeiten von bis zu zwei Metern pro Minute Abweichungen von weniger als 100 Mikrometern, also etwa in der Größenordnung eines menschlichen Haares. Der Einlernprozess der Software dauert weniger als eine Stunde. Die Technik soll sich zudem für wenige Tausend Euro pro System umsetzen lassen.
Technik für den Mittelstand
Die Entwicklung passt in eine breitere Forschungslinie. In der Fertigung von Verbundwerkstoffen gelten integrierte Sensorik, digitale Zwillinge und KI-gestützte Qualitätskontrolle derzeit als wichtige Hebel, um Prozesse stabiler und wirtschaftlicher zu machen. Gleichzeitig zeigen aktuelle Übersichtsarbeiten und Berichte, dass genau hier noch große Hürden liegen, etwa bei Kosten, Integration in bestehende Anlagen und der praxistauglichen Nutzung in kleineren Betrieben.
Gerade deshalb sind Lösungen gefragt, die nicht nur präzise messen, sondern sich auch vergleichsweise einfach in den Produktionsalltag einfügen.Genau darauf zielt PulLoop. Das Fraunhofer IGCV bringt seine Erfahrung im Prozessdatenmanagement ein. Ziel ist es, die Produktion nicht nur zu überwachen, sondern mit Hilfe strukturierter Daten robuster und effizienter zu machen.
