Systemidentifikation und Monitoring von Metall-Ultraschallschweißprozessen

Vorhabenbeschreibung:

Das Metall-Ultraschallschweißen (USS) eignet sich besonders zum ressourceneffizienten Fügen elektrotechnischer Bauteile. Trotz der industriellen Verbreitung treten beim USS Prozessschwankungen auf. Zudem ermöglicht die aktuelle Anlagentechnik nur eine einfache Prozesssteuerungs- und Überwachungstechnik, sodass der Prozess für den Anwender weitestgehend einer Blackbox entspricht. In nahezu allen Branchen steigen aufgrund von Produkthaftung und verschärften Konkurrenzsituationen die Anforderungen an die Qualität der Endprodukte und an eine lückenlose Prozessdokumentation. Insbesondere in der Automobilindustrie setzen die Trends – Elektromobilität & Autonomes Fahren – neue Produktionsstandards bezüglich der Zuverlässigkeit elektrischer Verbindungen. Vor diesem Hintergrund sind neue Qualitätsüberwachungsmethoden für den USS Prozess erforderlich, die den Zustand der Schweißanlage im Fügeprozess erfassen. Eigene Forschungsergebnisse bestätigen, dass die schwingungstechnische Analyse des Schweißprozesses neue Prozesskenntnisse liefert und Rückschlüsse auf die Verbindungsqualität erlaubt. Im Rahmen dieses Projektes wird daher ein Monitoring-Verfahren für das USS entwickelt, indem der Prozess als schwingungstechnisches System betrachtet wird. Auf Basis von Schwingungsmess- und Maschinendaten werden durch statistische Methoden aussagekräftige Prozesskenngrößen ermittelt, die sensitiv auf die Verbindungsgüte reagieren. Schließlich werden diese empirisch ermittelten Daten durch ein Modell ergänzt und zu einer industriell einsetzbaren Methodik weiterentwickelt, welche in einem seriennahen Feldversuch abschließend validiert wird. Der Nutzen der Forschungsergebnisse für KmU´s trägt unterschiedlich zur Wettbewerbsfähigkeit der verschiedenen Interessensgruppen bei: Anlagenhersteller können die Anlagentechnik weiterentwickeln, Anwender ihre Schweißprozesse sowie deren Qualitätssicherung optimieren und für spezialisierte Messtechnik-Hersteller ergeben sich neue Geschäftsfelder.