Förderprojekt Hochpräzisionswalzen

 

Verbesserung der Dicken- und Breitentoleranz metallischer Bänder durch piezoelektrisch unterstützte Walzspaltregelung eines Tandemwalzwerks

 

Motivation

Dünne, metallische Bänder werden in diversen technologischen Bereichen, wie z. B. der Nachrichten- oder Hochfrequenztechnik, eingesetzt. Durch die Miniaturisierung der Geräte, in denen diese Bänder verbaut sind, steigt auch die Anforderung an die Fertigungspräzision der Bänder. Insbesondere bei immer schnelleren Walzwerken reicht die Dynamik elektromechanischer oder hydraulischer Walzenanstellaktorik nicht aus, um auf hochfrequente Unregelmäßigkeiten im Band und Störungen reagieren zu können. In Zusammenarbeit mit dem Institut für Bildsame Formgebung der RWTH Aachen University werden daher Ansätze untersucht, um die Banddickentoleranzen kaltgewalzter, metallischer Bänder durch den Einsatz von regelungstechnischen Methoden in Kombination präziser und hochdynamischer Aktorik zu verbessern.

 

Projektziele und Methoden

Urheberrecht: © DFG

Ziel des Projektes sind die Regelung der Dicke und Breite von dünnen und schmalen, metallischen Bändern. In der ersten Projektphase des Vorhabens wurde ein klassisches Walzwerk mit piezoelektrischen Stapelaktoren ausgestattet, welche zur hochpräzisen Walzenanstellung genutzt werden konnten. Diese piezoelektrischen Aktuatoren werden, unter Zuhilfenahme schneller Walzmodelle, in ein modellprädiktives Regelungssystem eingebunden, um eine optimale, hochdynamische Aktuatortrajektorie zu finden. In der zweiten Projektphase werden zusätzlich zu Dickentoleranzen auch die Toleranzen der Breite betrachtet. Dies geschieht durch Erweiterung der bestehenden Modelle zu einem kombinierten Dicken- und Breitenmodell, welches anschließend in der modellprädiktiven Regelung zum Einsatz kommt. Um die zusätzliche Regelgröße einstellen zu können, wird das Band in zwei konsekutiven Walzstichen mit jeweils optimierten Zustellungen verarbeitet. Um den Prozess weiter zu verbessern, werden kontinuierlich Daten aufgezeichnet, welche zur Laufzeit ausgewertet und zur Verbesserung der Modelle herangezogen werden. So können Parameterschwankungen erfasst werden, welche sich auf die Produktqualität auswirken.

 

Innovationen und Perspektiven

Die Forschung im Bereich des Walzens soll Methoden untersuchen und Wege aufzeigen, welche zur weiteren Verbesserung der Maßtoleranzen metallischer Bänder führen können. Durch die Online-Erfassung und Auswertung von Daten wird es möglich, Maschinen- und Prozessparameter zur Laufzeit zu erlernen und einer adaptiv arbeitenden Regelung zur Verfügung zu stellen. In Kombination mit Expertenwissen über den Prozess können die richtigen Rückschlüsse aus den Daten getroffen werden und dadurch der Schritt von der reinen Maschinen- zur Qualitätsregelung erreicht werden.

 

Projektpartner
RWTH Aachen, IBF - Institut für Bildsame Formgebung