Motivation:
Warum arbeiten wir an diesem Projekt? HEITEC PTS wird im Projekt experimentell ihre Röntgenprüfanlagen um ein optisches Oberflächensystem erweitern. Dadurch können optische Prüfdaten KI-basiert auf Korrelationen mit Röntgenprüfdaten geprüft werden. Die Vision ist, durch eine vorgeschaltete optische Oberflächenprüfung – die weniger energieintensiv ist – einen Teil des Ausschusses schon vor der energieintensiven Röntgenprüfung zu identifizieren und somit den Durchsatz der Röntgenprüfanlagen zu erhöhen bzw. die Anzahl der gesamten notwendigen Röntgenprüfungen zu reduzieren. Dies dient der Energieeinsparung für den gesamten Gussprozess.
Zudem beteiligt sich die HEITEC PTS als Hersteller von Röntgenprüfsystemen an der Standardisierung von Datenaustauschformaten aus Anwendersicht – die von Röntgenprüfsystemen produzierten Daten sind komplexer und vom Datenvolumen (Größenordnung 1-10 GB/min) schwerer zu handhaben als z.B. der Datenstrom eines Temperatursensors in einer Produktionsanlage.
Vorgehensweise:
Welche Tätigkeiten umfasst das Projekt?
Im Rahmen des Teilprojektes wird optische Oberflächenmesstechnik in eine Serienanlage der HEITEC PTS integriert. Hierzu wird zuerst geeignete Sensorik ausgewählt und getestet. Anschließend wird eine Laborumgebung konzipiert und aufgebaut, mit welcher die Sensorik mit Blick auf eine möglichst nahtlose Integration in eine Serienanlage evaluiert werden kann. Dieser Aufbau soll Erkenntnisse über die Möglichkeiten und Grenzen des Systems liefern.
Nachdem zuvor ein Konzept für die Integration sowie der grundsätzliche Tauglichkeitsnachweis des optischen Oberflächensensors erarbeitet wurden, sollen dieser bei einem Kunden der HEITEC PTS in eine im aktiven Prüfbetrieb befindliche Prüfanlage integriert werden, um reale Messdaten für die weitere Verwendung zu generieren. Um die Integration beim Kunden so nahtlos wie möglich zu gestalten und den Prüfbetrieb beim Kunden nur minimal zu unterbrechen, erfolgt die Inbetriebnahme erst digital mithilfe digitaler Zwillinge aller Komponenten, um so eventuelle Kompatibilitätsprobleme bereits im Vorhinein erkennen und beheben zu können.
Zuletzt werden die zuvor gewonnen Daten ausgewertet. Dabei liegt der Fokus darauf, mit KI-basierten Methoden Informationen über die Bauteilqualität zu gewinnen. Einerseits wird die Qualität der Bauteiloberfläche bewertet, andererseits wird ermittelt, ob die Oberflächendaten Rückschlüsse auf die in der Röntgenprüfung gefundenen Defekte zulassen.
Außerdem entwickelt HEITEC PTS ein Datenmodell, mit welchem sich die von Röntgenprüfanlagen generierten Daten effizient handhaben lassen. Zudem wird die eigene Anlagensoftware um ein Datenbankmodul erweitert, mit welchem die Ergebnisdaten der Röntgenprüfung gespeichert werden können. Zuletzt wird das Datenbankmodul derart ergänzt, dass ein CATENA-X-konformer Datenexport möglich ist.
Ziel:
Die experimentelle Integration des optischen Oberflächensensors im Rahmen der Demonstratoren beim Kunden bietet zum einen die Möglichkeit, einen noch umfassenderen Bauteil Datensatz ohne Modifikation der Prozesslinie zu erhalten. Weiterhin sollen mit KI-Methoden Zusammenhänge zwischen den optischen Oberflächenmessdaten und den Röntgenprüfergebnissen abgeleitet werden. Dies könnte erlauben, einzelne Bauteile bereits auf Basis der optischen Oberflächenmessdaten als defekt zu klassifizieren und die energieintensive Röntgenprüfung für diese Bauteile zu vermeiden. Diese Energieeinsparung ist nachhaltig und erhöht die Effizienz des Gesamtprozesses, da der Durchsatz der Inline-Prüfanlage statistisch erhöht werden kann.
Ein weiteres Ziel der HEITEC PTS GmbH als Prüfanlagenhersteller in der Produktion ist es, dass die erwähnten einheitlichen Datenaustauschmechanismen auf Basis von CATENA-X den Austausch von Röntgenprüfdaten zulassen. Dies ist herausfordernd, da die Datengröße von Röntgenprüfdaten deutlich größer ist als die von typischen Prozesssensoren (z.B. Temperatursensoren) – so umfassen gerade 3D-Röntgenprüfdaten typischerweise 1-10 GB an Daten, die im Minutentakt entstehen.
