Im nachfolgenden Jahresbericht des Fraunhofer Instituts von Aachen wird ein internationales Forschungsprojektes beschrieben, wo mittels KI Algorithmen Expertenwissen ersetzt werden kann. Fa. Arnold war aktiver Teilnehmer des 3 Jahre dauernden Projekts.
Es geht darum mittels Proben von verschiedenen Materialien, letztlich automatisiert die Eignung und die richtigen Parameter für das Laserpolieren zu ermitteln.
Firma Arnold hatte dabei die Aufgabe in eine vorhandene Maschine ein hoch genaues Weißlichtinterferometer neu zu integrieren und in den Automatikablauf einzubinden. Eine Schwierigkeit bestand unter anderem darin, dass anfänglich unbekannt war, wie das Interferometer auf externe um Einflüsse wie zum Beispiel Schwingungen reagiert.
KI – basierte, automatisierte Bestimmung der Verfahrens- parameter beim Laserpolieren
Wie bei vielen Laserprozessen erfordert die Bestimmung geeigneter Verfahrensparameter auch beim Laserpolieren von Metallen Expertenwissen und einen hohen Personalaufwand. Bei wechselnden Werkstoffen und bei größeren Änderungen der Ausgangsrauhigkeit müssen die Verfahrensparameter experimentell angepasst oder neu ermittelt werden. Die beim Laserpolieren entstehenden Oberflächenstrukturen wie zum Beispiel Einbrandkerben, Aufwölbungen oder Martensitnadeln limitieren dabei die minimal erreichbare Rauheit. Durch eine gezielte Anpassung der Verfahrensparameter lassen sich die Oberflächenstrukturen jedoch erheblich reduzieren. Dazu werden die Testoberflächen zunächst poliert. Prozessexperten führen anschließend Topographie Messungen mittels Weißlichtinterferometer durch und analysieren diese auf Oberflächenstrukturen, was mit erheblichem Aufwand verbunden ist.
Selbst lernende, automatisierte Laser Polieranlage
Zur Automatisierung der Verfahrensparameterentwicklung wird zusammen mit Arnold Ravensburg ein Weißlichtinterfermometer in eine Laserpolieranlage integriert. Eine neu entwickelte Steuerungssoftware (Work-Flow-Controller) koordiniert Laserpolieranlage, Laser und Optik sowie Weißlichtinterferometer und ermöglicht so einen automatisierten Ablauf aus Versuchsplanung, Laserpolitur und anschließender In-situ- Messung. Aufgenommene Topographie Bilder werden mittels KI -unterstützte Analysessoftware auf Rauheitmerkmale sowie Oberflächenstrukturen überprüft. Mithilfe eines speziell für das Laserpolieren von Metallen entwickelnden Moduls werden Verfahrensverfahrensparameter bewertet und den Benutzer vorgefiltert bereitgestellt.
Klassifizierung von Oberflächenstrukturen mit KI
Mit der automatisierten Laserpolieranlage lassen sich bereits heute bis zu 50 % Arbeitszeit gegenüber der konventionellen Verfahrensparameterentwicklung einsparen. Erstmals wurde dazu ein KI- Modul zur Klassifizierung von Oberflächenstrukturen auf einem Datensatz von über 2500 Topographie Bildern trainiert. Bisherige Ergebnisse zeigen eine Genauigkeit von über 95 % bei Einzelstrukturerkennung und bis zu 82 % bei Strukturüberlagerungen. Dass diesen Bericht zu Grunde liegende F & E Vorhaben 3 + 2 Al La- Pol wurde im Auftrag des Bundesministeriums für Bildung und Forschung unter dem Förderkennzeichen 01DM21003B durchgeführt.
Gerne steht Ihnen das Vertriebsteam von der Maschinenfabrik Arnold GmbH unter und +49 751 36169-199 für weitere Informationen zur Verfügung.