Motivation
Der europäische „Green Deal“ und die Disruption des Energiemarktes in Europa durch den Ukraine Krieg führen zu enormen Herausforderungen in der Wettbewerbssituation für mittelständische Gießereien. Die massiv gestiegenen Energiepreise, der Umstieg auf erneuerbare Energien und das Ziel einer Kreislaufwirtschaft erfordern eine maximal effiziente Produktion von Gussteilen. Dabei stellt der hohe Komplexitätsgrad einer solchen Prozesskette die Unternehmen vor große Herausforderungen. Um diesen Herausforderungen zu begegnen, ist es notwendig die bereits bestehende hochwertige Gussteilfertigung durch eine tiefgreifende Digitalisierung der Prozesskette zu erweitern. Die Leichtmetallgießerei Langensalza steht dabei als klein und mittel Seriengießer durch den hohen Anspruch an die Flexibilität ihrer Anlagen vor besonders großen Herausforderungen. Für die Gussteilqualität bildet dabei die Schmelzequalität einen besonders wichtigen und komplexen Prozessschritt und soll im Projekt durch digitale Analysen verbessert werden. Im Vergleich zu Großserienprozessen führt die erforderliche Flexibilität in der Fertigung zu erhöhten Energieverlusten in der Gussteilherstellung. Durch eine dynamische Energiesimulation sollen Verbesserungen ermöglicht werden.
Vorgehensweise:
Zur tiefgreifenden Analyse des Schmelzprozesses werden Prozess-, Energie und Qualitätsdaten digital erfasst. Hierzu wird die Betriebsdatenerfassung zum Teil digitalisiert und die Qualitätsdaten der Schmelze werden in eine gemeinsame Datenbank integriert. Zur Erfassung der Energiedaten wird ein Messkonzept erarbeitet und die bestehende Messtechnik erweitert. Die so erhobenen Daten werden anonymisiert den Projektpartnern zur Verfügung gestellt und sind notwendige Grundlage für die weiteren Entwicklungen. Auf Basis dieser Daten werden KI- gestützte Analysetools und Assistenzsysteme entwickelt. Diese ReGAIN‑Services genannten Tools sollen die Themen Schmelzequalität (IDECO, GT Kassel, TU Braunschweig), Fertigungsoptimierung und Dynamische Energiesimulation (TU Braunschweig, Fraunhofer IFF) ermöglichen. So soll beispielhaft durch eine energieoptimierte Fertigungsplanung Möglichkeiten zur Reduktion der Energieverbräuche ermittelt werden. Die LGL wird hierzu umfassende Energie- und Stoffstromanalysen der Fertigungsprozesse erstellen. Auf Basis dieser Analysen werden Messpunkte für die Energieverbräuche definiert und Anpassungen in der Betriebsdatenerfassung vorgenommen, um eingesetzte Stoffe zu erfassen. Entwickelte Demonstratoren für KI- gestützte Analysetools und Assistenzsysteme werden getestet und validiert.
Ziel:
Ziel des Teilvorhabens ist es demonstrativ Prozessverbesserungen durch den Einsatz von Assistenzsystemen aufzuzeigen. Dabei liegt der Fokus in diesem Teilprojekt auf der Erprobung energieflexibler Prozesse und Betriebsregime, sowie der Schmelzequalität. Für die energieoptimierte Fertigung sollen Simulationsmodelle und KI-Methoden entwickelt werden. Die Schmelzequalität soll durch konkrete Handlungsempfehlungen an den Facharbeiter zur Einstellung verbesserter Prozessparameter beeinflusst werden.
