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Erschienen in: International Journal of Material Forming 1/2024

01.01.2024 | Manufacturing empowered by digital technologies and twins

Predictive control for a single-blow cold upsetting using surrogate modeling for a digital twin

verfasst von: David Uribe, Cyrille Baudouin, Camille Durand, Régis Bigot

Erschienen in: International Journal of Material Forming | Ausgabe 1/2024

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Abstract

In the realm of forging processes, the challenge of real-time process control amid inherent variabilities is prominent. To tackle this challenge, this article introduces a Proper Orthogonal Decomposition (POD)-based surrogate model for a one-blow cold upsetting process in copper billets. This model effectively addresses the issue by accurately forecasting energy setpoints, billet geometry changes, and deformation fields following a single forging operation. It utilizes Bézier curves to parametrically capture billet geometries and employs POD for concise deformation field representation. With a substantial database of 36,000 entries from 60 predictive numerical simulations using FORGE® software, the surrogate model is trained using a multilayer perceptron artificial neural network (MLP ANN) featuring 300 neurons across 3 hidden layers using the Keras API within the TensorFlow framework in Python. Model validation against experimental and numerical data underscores its precision in predicting energy setpoints, geometry changes, and deformation fields. This advancement holds the potential for enhancing real-time process control and optimization, facilitating the development of a digital twin for the process.

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Literatur
19.
Zurück zum Zitat Uribe D, Durand C, Baudouin C, Krumpipe P, Bigot R (2024) Towards the real-time piloting of a forging process: development of a surrogate model for a multiple blow operation. In: Proceedings of the 14th International Conference on the Technology of Plasticity - Current Trends in the Technology of Plasticity, Cham, pp 377–388. https://doi.org/10.1007/978-3-031-41341-4_39 Uribe D, Durand C, Baudouin C, Krumpipe P, Bigot R (2024) Towards the real-time piloting of a forging process: development of a surrogate model for a multiple blow operation. In: Proceedings of the 14th International Conference on the Technology of Plasticity - Current Trends in the Technology of Plasticity, Cham, pp 377–388. https://​doi.​org/​10.​1007/​978-3-031-41341-4_​39
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Zurück zum Zitat Petkar P, Gaitonde V, Kulkarni V, Karnik S, Davim J (2023) A comparative study in forming behavior of different grades of steel in cold forging backward extrusion by integrating Artificial Neural Network (ANN) with Differential Evolution (DE) algorithm. Appl Sci 13:1276. https://doi.org/10.3390/app13031276CrossRef Petkar P, Gaitonde V, Kulkarni V, Karnik S, Davim J (2023) A comparative study in forming behavior of different grades of steel in cold forging backward extrusion by integrating Artificial Neural Network (ANN) with Differential Evolution (DE) algorithm. Appl Sci 13:1276. https://​doi.​org/​10.​3390/​app13031276CrossRef
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Zurück zum Zitat Farin G (2014) Curves and surfaces for computer-aided geometric design: a practical guide. Elsevier Farin G (2014) Curves and surfaces for computer-aided geometric design: a practical guide. Elsevier
Metadaten
Titel
Predictive control for a single-blow cold upsetting using surrogate modeling for a digital twin
verfasst von
David Uribe
Cyrille Baudouin
Camille Durand
Régis Bigot
Publikationsdatum
01.01.2024
Verlag
Springer Paris
Erschienen in
International Journal of Material Forming / Ausgabe 1/2024
Print ISSN: 1960-6206
Elektronische ISSN: 1960-6214
DOI
https://doi.org/10.1007/s12289-023-01803-x

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