Verbundprojekt DIPOOL "Digitaler Prozess-Onlineoptimierer für intelligente Lasermaschinen" in der Fördermaßnahme "Lernende Produktionstechnik – Einsatz künstlicher Intelligenz (KI) in der Produktion (ProLern)"

Abstract

Die deutschen Hersteller von Lasermaterialbearbeitungssystemen und der zugehörigen Systemkomponenten sehen sich einerseits dem volatilen Bedarf nach variierenden Produkten, die flexibel und wirtschaftlich betrieben werden können, und andererseits der substanziellen Marktoffensive internationaler Wettbewerber gegenüber. Der Schlüssel zur Erhaltung und ggfs. Ausbau ihrer Marktposition ist eine verstärkte Automatisierung der für die Anforderungen prädestinierter flexibler Lasermaschinen in Richtung Kognitions- und Konnektivitätsvermögen. Zur Erreichung der notwendigen Autonomität und Agilität werden die zeitliche und räumliche Programmierbarkeit von Laserwerkzeugen mit geeigneten Methoden des Maschinellen Lernens (ML) kombiniert. Über 50% des globalen Marktes betrifft Lasermaschinen für das Schneiden und Schweißen. Um eine größtmögliche, unmittelbare Hebelwirkung für die deutsche Position im internationalen Lasermarkt zu erzielen, setzt DIPOOL genau bei diesen beiden Verfahren an. Konkrete Aufgabenstellung des DIPOOL-Projektes ist daher die automatische und stabile Überwachung, Regelung, Qualitätssicherung und Optimierung von Lasermaschinen bei wechselnden Fertigungsaufgaben. Beim Laserblanking, dem Zuschnitt von Formplatinen aus dem kontinuierlichen Coilmaterial, manifestiert sich das durch die angestrebte Steigerung der am bewegten Band im Außenkonturbereich prozesssicher einsetzbaren Schneidgeschwindigkeit. Die durch Überwachung und Regelung gewonnene Sicherheit erlaubt die Reduzierung der Sicherheitsreserve auf ein Minimum bei gleichzeitiger Steigerung der Anlagenverfügbarkeit, die letztendlich entscheidend in die Gesamtproduktivität eingeht. Entscheidend für die Zuverlässigkeit der Vorhersage sowie die Echtzeitfähigkeit des Überwachungssystems ist Datenqualität. Hierbei kommt die am ILT entwickelte Technik der Minimal Invasiven Lasermodulation (MILM) zum Einsatz, bei der anstelle einer konstanten Laserleistung ein Modulationsmuster verwendet wird, woraufhin der Schneidprozess mit charakteristischen Signalen antwortet. Beim Laserstrahlschweißen ist die Zielsetzung zweigeteilt. Einerseits wird auf Basis des Prozessleuchtens eine Überwachung der Durchschweißung angestrebt, andererseits eine Überwachung des Zustands des prozessseitigen Schutzglases auf Basis von Streulicht. Entscheidend auch hier ist die Datenqualität, die durch Verwendung eines multi-spektralen Sensors gesteigert wird.