Maschinenfingerabdruck

Die Qualität und Präzision von Umformprozessen hängen entscheidend von der mechanischen Leistungsfähigkeit und dem Zustand der eingesetzten Maschine ab. Gerade bei anspruchsvollen Schmiede-, Schneid- und Umformvorgängen ist die Reaktion der eingesetzten Maschine auf unterschiedliche Lastsituationen von zentraler Bedeutung.

Um diese Aspekte systematisch zu erfassen, hast sich in unserem Kundenkreis der Begriff „Maschinenfingerprint“ etabliert. Der Maschinenfingerprint bezeichnet die eindeutige, quantifizierte Signatur einer Maschine, die sich aus ihrer Reaktion auf eine Reihe standardisierter Lastfälle ableitet. Auf dieser Seite erläutern wir, wie wir den standardisierten Maschinenfingerprint für Umformmaschinen erstellen, welche Messgrößen und Betriebsbedingungen dabei eine Rolle spielen und welche Erkenntnisse daraus für die Prozessoptimierung, Qualitätskontrolle und den Maschinendesign‑Kreislauf gewonnen werden können.

Der Maschinenfingerprint ist ein Messdatenprofil, das die mechanischen Eigenschaften einer Maschine in Abhängigkeit von standardisierten Lastsituationen beschreibt. Die Grundidee ist analog zu biologischen Fingerabdrücken: Jede Maschine hat charakteristische Eigenschaften, die sich systematisch herausarbeiten und erfassen lassen. Der Fingerprint ist ein Satz von Kennzahlen und Diagrammen, die nicht nur die momentane Leistung, sondern auch die Stabilität und das Verhalten unter variierenden Belastungen abbilden.

Um einen vergleichbaren und reproduzierbaren Fingerprint zu erstellen, bedarf es eines standardisierten Vorgehens. Da der Maschinenfingerprint die Verhaltensweisen von Anlagen unter Betriebslasten wiedergeben soll, finden alle Messungen im automatischen Anlagenbetrieb bei stufenweise variierten Lastsituationen statt. Für eine statistische Absicherung wird während der Messung die Streubreite der erfassten Kräfte und Hubzahlen erfasst. Nur wenn die Streuungen in einem akzeptablen Bereich liegen, wird der Messpunkt als valide übernommen, andernfalls muss die Messeinstellung überprüft und wiederholt werden:

Fingerprint Daten beschreiben einerseits das technische Vermögen von Anlagen unter nominalen Belastungen. Ganz praktisch lassen sich regelmäßig die folgenden Schlüsse ableiten:

Eine Anlage zeigt auffällige Verkippungstendenzen, um die x- und y-Achse.

• In dem Fall kann nach Konsultation des Maschinenherstellers eine Prüfung des Führungssystems angezeigt sein.
• Verkippungen unter dem Hub können insbesondere bei Schnittoperationen mit engen Schneidspalten zu Standzeit und Qualitätsproblemen führen. Eine prozessbegleitenden Verkippungsmessung kann helfen das abzusichern. Mit dem Fingerprint kann die zulässige außermittige Kraft, zur Einstellung von Verkippungen ermittelt werden. Das gibt dem Werkzeugbau eine erweiterte Information zur Abstufung von Werkzeugen und Einstellung von Federpaketen.

Eine Anlage zeigt geringe Dämpfung nach dem Auftreffschlag / dem Lösen von den Referenzkraftmessdosen.

• Insbesondere bei Impulsartig auftretenden Prozessereignissen können derartige Maschineneigenschaften kritisch sein, weil Schwingspiele ungedämpft in die Struktur eingetragen werden und somit durch Wechselspiele Alterungseffekte frühzeitig anfachen können.
• Auf bei langsam laufenden Prozessen können große Stoßereignisse auftreten bspw: Schnittschläge, Aufsetzschläge und das Beschleunigen von großen Niederhaltern im Rückhub.

Bewertung der Anlagensteifigkeit und des Kraftaufbaus:

• Mechanische Pressen können, bei der Vernachlässigung von Schwungmasseneffekten des Stößelmasse, die geforderte Kraftwirkung nur durch ihr elastisches Verhalten erzeugen.
• Typische Nachgiebigkeit (1/c) von mechanischen Pressen liegen grob im Bereich von 0,1 mm / 1 kN.
• Im Gesamtkontext erlaubt die Fingerprint Methodik auch den Kraftaufbau im Prozess abzuschätzen, weil über Stößelmasse und Auftreffgeschwindigkeit (berechnet aus Positionsdaten) 

Durch Vergleich solcher Kennwerte lässt sich die geeignete Maschine für einen bestimmten Umformprozess auswählen und gleichzeitig potenzielle Optimierungsfelder identifizieren.