Fertigungstechnik und Künstliche Intelligenz 17 Fotos: EAH Jena Optimierung von Schleifprozessen mit KI-Methodik Ernst-Abbe-Hochschule Jena (EAH) Unerwünschte Schwingungen während des Schleifens optischer Werkstoffe verursachen Risstiefenschädigungen, Rauheiten und Welligkeiten und vermindern damit die Oberflächenqualität und Transparenz des Bauteils. Insbesondere die dabei entstehenden typischen Schleifstrukturen (sogenannte mittelfrequente, periodische Fehler) führen zu Abbildungsfehlern und einer schlechteren Auflösung des optischen Systems. Diese Strukturen sind nur sehr aufwändig mit an den Schleifprozess anschließenden langwierigen Feinstbearbeitungsverfahren wie Läppen und/oder Polieren zu entfernen, um optische Oberflächenqualitäten zu erlangen. Im Forschungsverbund „VibroKI“ (Vibrometrie-unterstützte Optimierung von Schleifprozessen mittels KIMethodik für die Fertigung präziser optischer Bauelemente) verfolgt die EAH Jena gemeinsam mit den Unternehmen Polytec GmbH und Batix Software GmbH das Ziel, kostenintensive Feinstbearbeitungsverfahren im Fertigungsprozess zu eliminieren. Um schon im Schleifprozess eine vergleichbare Oberflächengüte zu erreichen, werden in situ schwingungsabhängige Schleifstrukturen an optischen Bauelementen vorhergesagt und korrigiert. Für eine Vorhersage des Prozessergebnisses (Modellbildung) ist eine umfassende Datengenerierung und -analyse während des Schleifprozesses notwendig. Dazu realisiert die Polytec GmbH einen spezialisierten Messstand zur hochauflösenden In-Prozess-Schwingungsuntersuchung mittels Laservibrometrie. Die Batix Software GmbH designt und programmiert die Auswertesystematik auf Basis des maschinellen Lernens (KI). Mit Hilfe von Schleifuntersuchungen und Weißlichtinterferometrie untersucht die EAH Formabweichungen und Rauheiten. Die daraus gewonnenen Daten ermöglichen eine Analyse zum Einfluss von maschinen- und prozessinduzierten Schwingungen auf die Oberflächengüte an optischen Bauelementen. Im Rahmen des seit September 2021 laufenden Projektes konnte erstmalig ein Zusammenhang zwischen den Prozessschwingungen und -kräften und den resultierenden Oberflächen für einen Glasschleifprozess nachgewiesen werden. Die Forschungsarbeit liefert mittlerweile interessante Erkenntnisse zum Verhalten von Schwingungen an der z-Achse der Schleifmaschine und Kräften im Schleifprozess sowie zur Ausprägung der Bauteiltopographien. In den nächsten Schritten wird das Messsystem auf den in situ Einsatz optimiert und um eine Messstelle auf dem Werkstück erweitert. Damit können auch die hochfrequenten Schwingungen auf dem Bauteil charakterisiert und in die Mustererkennung der KI einfließen. Durch eine Frequenzanalyse vergleicht die Software Schwingungen an Werkstück und Maschine mit der Topographie der optischen Oberfläche und steuert in Zukunft über die Bearbeitungsparameter den Schleifprozess. (eah) Gefördert durch das Bundesministe- rium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages (Förderkennzeichen KK5091604KT1) M.Eng. Sebastian Henkel Ernst-Abbe-Hochschule Jena Fachbereich SciTec sebastian.henkel@eah-jena.de Ansprechpartner Probentopographie unter dem Weißlichtinterferometer: links mit stark ausgeprägten Schleif- strukturen, rechts mit deutlich reduzierten Schleifstrukturen durch Parameteroptimierung Messaufbau mit zwei Messstellen für die Laservibrometrie an der Schleifmaschine
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