Das Drückwalzen mit Eigenschaftsregelung - mittels intelligenter Sensorik zu smarten, funktionsintegrierten Gradierungsstrukturen

Produktfälschungen stellen die Industrie vor große Herausforderungen, da sie das Risiko eines Reputationsverlustes für die Produzenten bergen sowie im schlimmsten Fall die Sicherheit der Produktnutzer gefährden. Ein möglicher Ansatz, um Bauteilfälschungen z.B. in der Luft- und Raumfahrtindustrie sowie im Automotive-Bereich künftig zu verhindern, besteht darin, einen unverwechselbaren, unumkehrbaren „Identifier“ in das Originalbauteil zu integrieren. Dies könnte beispielsweise ein unsichtbarer magnetischer Bar- oder QR-Code sein, der während der Fertigung direkt in das Bauteil integriert wird. Die gezielte Beeinflussung der magnetischen Eigenschaften während des Fertigungsprozesses von Bauteilen durch die Umformtechnik stellt nach aktuellem Stand der Technik eine anspruchsvolle Herausforderung dar. Ein vielversprechender Forschungsansatz zur Lösung dieses Problems ist das Konzept der sogenannten Eigenschaftsregelung. Bei diesem Konzept werden die Bauteileigenschaften mittels intelligenter Sensoren direkt während der Fertigung gemessen und durch die Maschinenaktorik in den Prozess zurückgekoppelt. Dies ermöglicht eine dynamische Anpassung der Fertigungsparameter, um die gewünschten Eigenschaften des Bauteils zu erreichen. Dieser Beitrag beleuchtet am Beispiel des Drückwalzprozesses für metastabil-austenitischer Edelstähle, wie mit einer solchen Eigenschaftsregelung definierte und gradierte Eigenschaftsstrukturen z.B. zur Verhinderung von Produktfälschungen hergestellt werden können. Eine Hauptherausforderung bei der Entwicklung der Eigenschaftsregelung für das Drückwalzen metastabil-austenitischer Edelstähle ist insbesondere die Online-Messbarkeit des Gefüges in-situ im Prozess. Hierzu ist innerhalb der Eigenschaftsregelung eine indirekte, zerstörungsfreie Messung mittels einer neuartigen, intelligenten Softsensorik unabdingbar. Diese Sensorik besitzt eine charakteristische Dynamik und Ortsauflösung, welche mittelbar die Auflösung der geregelt erzeugten Gradierungen beeinflusst, d.h. die Schärfe der Abgrenzung zwischen martensitischen und nicht-martensitischen Bereichen. Dieser Aspekt wird Rahmen des vorliegenden Beitrags im Rahmen einer Simulationsstudie näher beleuchtet und ein Quervergleich zwischen Sensordynamik, Regelungsbandbreite und resultierenden und der erreichbaren Gradierungsauflösung gezogen. Insbesondere der letzte Aspekt ist von hoher Relevanz für einen etwaigen zukünftigen Technologietransfer der smarten, funktionsintegrierten Strukturen von der Forschung in die industrielle Anwendung.