UdZ / Edition 03.21

UdZ 03.21 / 71 M etallic products usually pass through a multi-step production chain from the ore via intermediate states, the so-called semi- finished products, to the end product. After primary shaping and before final processing, the product properties are adjusted by forming. Specialization of the semi-finished product takes place continuously: While various end products can be created from a semi-finished product at the beginning, the processing steps at the end are very specifically adapted to an end product. As a rule, several companies are involved in the production chain. However, during the transition between the different companies, only a part of the collected data is passed on. In most cases, this is information on the product specifications required by the customer. Other data, such as critical information on process parameters or simulation models used, is usually not shared. The loss of valuable information that could be helpful in further processes is particularly consequential for the steel industry. Firstly, the exact condition of each individual semi-finished product in the batch, apart from the controlled semi-finished product, is unknown. Secondly, it can be deduced from this that the product properties that can be influenced by the process cannot be taken into account when designing the forming processes. There is only the assurance of the supplier that all semi-finishedproducts arewithin the product specifications. All in all, this leads to restrictive product specifications and a process design that provides for corresponding securities. In order to safeguard themselves and ensure that the product requirements placed on their own company are met, companies define even higher requirements for their suppliers. The product specifications are derived indirectly from those of the downstream process, so that they are significantly influenced by the purchaser of the end product, usually large companies such as automotive manufacturers. As a result of this passing on of product requirements and specifications, tolerances become increasingly strict from supplier to supplier. Meeting these strict tolerances increases manufacturing costs and the rising costs are ultimately passed on to the end customer. Aim of the Research Project In order to increase the transparency and flexibility of process chains in the steel industry, the Institute of Metal Forming (IBF) and the FIR at RWTH Aachen University are pursuing the goal of enabling model- and data-based process control through the tamper-proof transfer of product information. This will enable broader product specifications, adaptive process control and improved reproducibility of product property settings. In this way, product quality is to be increased and rejects reduced in order to increase the overall profitability of companies. Figure 1 illustrates the added value of adaptive process control. M etallische Produkte durchlaufen meist eine mehrschrittige Produktionskette vom Erz über Zwischenzustände, die sogenannten Halbzeuge, bis zum Endprodukt. Nach der Urformung und vor der finalen Bearbeitung erfolgt die umformtechnische Einstellung der Produkteigenschaften. Es findet fortwährend eine Spezialisierung des Halbzeugs statt: Während zu Beginn aus einem Halbzeug noch diverse Endprodukte entstehen können, sind die Bearbeitungsschritte am Ende sehr spezifisch auf ein Endprodukt abgestimmt. An der Produktionskette sind in der Regel mehrere Unternehmen beteiligt. Beim Übergang zwischen den verschiedenen Unternehmen wird jedoch nur ein Teil der gesammelten Daten weitergereicht. Meist sind dies Angaben zu den vom Kunden geforder- ten Produktspezifikationen. Andere Daten, etwa kritische Informationen über die Prozessparameter oder verwendete Simulationsmodelle, werden i. d. R. nicht geteilt. Der Verlust der wertvollen Informationen, die in weiteren Prozessen hilfreich sein könnten, ist insbesondere für die Stahlindustrie folgen- reich. Erstens ist der genaue Zustand jedes einzelnen Halbzeugs der Charge, abgesehen vom kontrollierten Halbzeug, unbe- kannt. Daraus kann zweitens abgeleitet werden, dass bei der Auslegung der Umformprozesse die durch den Prozess beein- flussbaren Produkteigenschaften nicht berücksichtigt werden können. Es besteht lediglich die Zusicherung des Zulieferers, dass alle Halbzeuge innerhalb der Produktspezifikationen lie- gen. Insgesamt führt dies zu restriktivenProduktspezifikationen und einer Prozessauslegung, die entsprechende Sicherheiten vorsieht. Um sich abzusichern und die Erfüllung der an das eige- ne Unternehmen gestellten Produktanforderungen zu gewähr- leisten, definieren Unternehmen an ihre Zulieferer noch höhe- re Anforderungen. Die Produktspezifikationen ergeben sich dabei indirekt aus denen des Folgeprozesses, sodass sie vom Abnehmer des Endprodukts, in der Regel Großunternehmen wie Automobilhersteller, maßgeblich beeinflusst werden. Durch diese Weiterreichung von Produktanforderungen und -spezifikationen werden Toleranzen von Lieferant zu Lieferant immer strenger. Die Einhaltung dieser strengen Toleranzen er- höht die Herstellungskosten und die steigenden Kostenwerden letztlich an die Endkunden weitergereicht. Ziel des Forschungsprojekts Um die Transparenz und Flexibilität von Prozessketten in der Stahlindustrie zu erhöhen, verfolgen das Institut für Bildsame Formgebung (IBF) und das FIR der RWTH Aachen das Ziel, durch eine fälschungssichere Übertragung von Produktinformationen eine modell- und datenbasierte Prozessführung zu ermöglichen. Damit werden breitere Produktspezifikationen, eine adaptive Prozessführung und eine verbesserte Reproduzierbarkeit der Einstellung der Produkteigenschaften möglich. So soll die Produktqualität gesteigert und Ausschuss reduziert werden, um insgesamt