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弗劳恩霍夫研究所开发新工艺 可在钣金加工过程中快速检测材料
Apr 6, 2021  来源:-  作者:-

 
       在整个生产过程中,可以对任一加工步骤下的材料行为进行预测
  
        据外媒报道,弗劳恩霍夫加工机械和加工技术研究所(Fraunhofer Institute for Machine Tools and Forming Technology IWU)的研究人员开发了一种创新工艺,将已验证负载测试与AI软件解决方案结合起来,可在生产系统中对钣金材料进行初始测试。该软件甚至在第一个机加工步骤之前,就能够预测材料在生产过程中的表现,并衡量其是否符合质量要求,从而大幅减少故障风险和报废数量。

 
  
(图片来源:fraunhofer)

      在汽车、电气等众多行业,钣金材料已得到广泛应用。这些材料通常以大线圈或板材的形式交付,在形成最终产品之前,要经过多个加工步骤,如冲切、弯曲、压缩或拉伸。为了确保材料满足所有规格要求,在生产过程中需要严格控制质量。在这种情况下,该研究所推出了“材料测试仪”,在整个生产过程中,可以对任一加工步骤下的材料行为进行预测。

       材料测试的工作原理

       首先,将一小部分钣金材料切下来,放入测试机器中。通过圆顶状或其他形状的压模(具体取决于应用),将金属向下推至预定深度,然后通过力传感器测量力-位移曲线,记录将材料变形至特定点所需的力的大小。该研究所项目经理Matthias Riemer表示:“分析软件利用这些测量结果,得出关于压力下变形行为的结论,并评估金属是否适合预订生产流程。”

       为了确保软件能够进行可行性预测,首先在测试机器中对大量新型钣金型材的单个试件进行变形。在该过程中得到的力-位移曲线测量数据,将用于训练机器学习算法,其结果可以作为钣金型材的行为配置文件,以供参考。

        当测试不同批次的同一材料钣金线圈时,ML算法会将这些测量结果与现有配置文件进行比较,并通过图表将结果可视化。这为生产人员提供了一份关于弹性和材料性能的详尽说明。通过测试软件中的红绿灯,可以看出钣金材料是“正常”、“略有用处”,还是“报废”。如果分析显示所交付的材料不符合商定规格,该公司可以对产品进行额外测试,然后决定是将其退还给供应商还是修改生产流程。

       该研究所的专家为这个项目编写了软件,可与工厂测试站中使用的标准控制计算机配合使用,整个测试过程只需要15秒。

       在长期储存后进行材料测试

       该材料测试仪采用不同于以前的测试概念,即在负载测试后目视检查板材是否有裂缝或缺陷。Riemer表示:“我们不是在检查材料,而是利用ML算法来分析测量结果。相比之下,这种测试更加可靠、更为复杂。”即使材料已在温度波动环境中储存了较长时间,这种测试也是有效的。这类情况可能导致某些材料(如铝合金)老化。

       Matthias Riemer认为,在第一个机加工步骤之前进行材料测试尤其重要。“一些制造商放弃了初步测试,完全依据与供应商商定的规格,这可能存在风险。”

       该材料测试仪可以放在仓库中,作为初始测试站的独立解决方案,也可作为实时解决方案,在生产线最开始的地方使用。该系统可与现有测试机器兼容,不必购置其他新的测试设施。
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