Digitale Augen ersetzen Prüfschablonen im Schiffbau

Ein Inline-3D-System liefert Echtzeitdaten an der Presse. Das soll Umformprozesse im Schiffbau qualitativ absichern, die Prozesssicherheit erhöhen und Qualitätsschwankungen reduzieren. 

Eine teilautomatisierte Prozesskette soll die kaltplastische Umformung von Stahlblechen im Schiffbau präziser und effizienter machen. Im Verbundprojekt DIKUQ haben Forschende des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF ein Inline-3D-Messsystem entwickelt. Kernstück ist laut Fraunhofer-Mitteilung ein High-Speed-3D-Sensornetzwerk mit synchronisierten Kameras und Projektoren. Es könne Messvolumina von bis zu 4 m × 2 m × 0,5 m in < 0,5 s erfassen und daraus ein präzises 3D-Modell mittels Triangulation rekonstruieren.

Zum Einsatz kommt ein flächenbasiertes Messverfahren mit strukturiertem Licht im nahen Infrarotbereich. Dabei wird ein Muster auf das Blech projiziert, so die Forschenden, dessen Verzerrung Rückschlüsse auf die Geometrie zulasse. Aus den Daten erzeuge das System einen automatisierten Soll-Ist-Vergleich, der direkt auf das Werkstück projiziert werde. "Der Werker sieht sofort, wo noch nachgearbeitet werden muss", sagt Dr. Christoph Munkelt vom Fraunhofer IOF. Physische Prüfschablonen könnten so entfallen, stattdessen stehe eine digitale Referenz zur Verfügung.

Möglichkeiten für weitere Branchen

Die kontinuierliche Rückmeldung soll nicht nur Qualitätsschwankungen reduzieren, sondern auch komplexe Arbeitsschritte nachvollziehbar machen. Langfristig soll sich das Konzept auch auf andere Branchen mit großen, individuell gefertigten Bauteilen übertragen, etwa in der Luft- und Raumfahrt oder der Architektur.

Hintergrund: Beim Biegen tonnenschwerer Bleche entscheidet häufig das Erfahrungswissen der Werker über die finale Geometrie. Fertigungsprozesse müssen dafür mitunter unterbrochen werden, um Abweichungen manuell zu prüfen. Verfahren aus der Serienfertigung lassen sich deshalb auf die Einzelstückfertigung im Schiffbau bislang kaum übertragen. Das soll DIKUQ ändern.

Koordiniert wird das Vorhaben von der Ostseestaal GmbH & Co. KG, beteiligt sind neben Fraunhofer IOF auch das Fraunhofer-Institut für Großstrukturen in der Produktionstechnik IGP, die Universität Rostock und die MSR-Service GmbH.