Ziel der Entwicklung

Logo: Mehrkamera-Kalibrierung mit projizierten Markermuster und detektierten Markern im Versuchsstand
Mehrkamera-Kalibrierung mit projizierten Markermuster und detektierten Markern im Versuchsstand

Für die nationale und internationale Konkurrenzfähigkeit deutscher Standorte ist entscheidend, inwieweit es gelingt, sich bei dem gegebenen hohen Niveau von Arbeits- und Infrastrukturkosten durch andere Wettbewerbsfaktoren Vorteile zu verschaffen. Ein wesentliches Erfolgspotenzial beinhaltet dahingehend die schrittweise Übertragung der Erfahrungen einer automatisierten effizienten Fertigung zweidimensionaler Schiffskonstruktionen (zum Beispiel der Mayer-Werft) auf komplexe 3D-Konstruktionen im Schiffbau. Dies wiederum bedingt deutlich höhere Qualitätsanforderungen, speziell an die Maßhaltigkeit der Bauteile. Der direkte Zusammenhang zwischen Genauigkeit und Funktionalität der 3D-Bauteile resultiert in der Forderung einer Hundertprozent-Prüfung. Dazu müssen in die Fertigungsprozesskette geeignete Messverfahren für die Qualitätsüberwachung und -sicherung integriert werden. Diese ermöglichen die schnelle gleichzeitige Überprüfung von Lage, Form und Maßhaltigkeit der Formelemente der Bauteile. Bei auftretenden Soll-Ist-Abweichungen ist damit eine deutlich schnellere Eingrenzung der Ursachen möglich. Somit können höchste Qualitäts-anforderungen bei deutlich reduzierten Fertigungs- und Durchlaufzeiten erfüllt werden.
Das FuE-Projekt zielt auf die Entwicklung einer Mess- und Prüfeinrichtung für die Geometrie-erfassung und Qualifizierung des Umformgrads von krangeführten großformatigen Dickblechen unter realen Umgebungsbedingungen. Dies ermöglicht eine prozessintegrierte Qualitätssicherung und geometriebasierte Prüfung der Umformstufen und führt damit zu einer wirtschaftlichen und effizienten Fertigung von mehrdimensional umgeformten Blechen insbesondere im maritimen Einsatz. Eine erfolgreiche Projektumsetzung führt zu einem gänzlichen Verzicht auf die zeit- und kostenintensive Schablonenfertigung in der Kaltumformung großformatiger Dickbleche. Der Mess- und Prüfprozess kann in einer wesentlich kürzeren Zeit realisiert werden, da das Anfertigen, das Anbringen und das Entfernen der Schablonen entfallen. Er kann außerdem sicherer gestaltet werden, da die subjektive Sichtkontrolle durch einen objektiven Soll-Ist-Vergleich, basierend auf den Ergebnissen der optischen 3D-Erfassung, ersetzt wird.

Vorteile und Lösungen

Die Entwicklungsergebnisse des FuE-Projekts ermöglichen nicht nur eine geometrisch exakte Erfassung der Bauteiloberflächen, sondern auch ein prozess- und qualitätssicherndes System innerhalb des Umformprozesses. Mit der Technologieentwicklung für die vollständige Erfassung der Oberflächengeometrie und der Nutzung der erfassten Daten für die Automatisierung der Kaltumformung großformatiger Blechteile lassen sich erhebliche Potenziale bezüglich der Produktivität, Qualität und Wirtschaftlichkeit erschließen.
Die Anwendung dieser Technologie stellt in Hinblick auf die erreichbaren Auflösungen, die erfassbaren Bauteil-Dimensionen und die Erfassung bewegter Bleche eine Neuheit dar. Angesichts dieser Tatsachen bestehen gute Einstiegs-, weitere Entwicklungs- sowie Vermarktungschancen. Die Erweiterung der Anwendungsgebiete hinsichtlich technischer Applikation zum Beispiel in der Automobil- und Luftfahrtindustrie bietet weitere Absatzmärkte. Dem Anwender verschafft die Einführung der neuartigen Technologie Alleinstellungsmerkmale bzgl. der Qualitätssicherung und Dokumentation sowie einer wirtschaftlicheren Fertigung.
Durch die Verbesserung von Wirtschaftlichkeit und Flexibilität im Vergleich zu den eingesetzten Technologien und die Gewährleistung hoher Qualitätsstandards mit entsprechenden Dokumentations- und Präsentationsmöglichkeiten können somit bestehende Marktpositionen beim Kundenausgebaut und erweitert werden.

Zielgruppe und Zielmarkt

Im Interesse der schnellen Integration und Nutzung dieser neuen 3D-Technologie ist eine Kooperation zur Verwertung mit einem gewerblichen Partner angedacht. Die Vermarktung soll in Deutschland beginnen und auf den europäischen sowie anschließend den weltweiten Markt ausgedehnt werden. Die Eigenschaften der entwickelten Lösung, die daraus resultierenden Alleinstellungsmerkmale sowie fehlende direkte Konkurrenzprodukte ermöglichen eine erfolgreiche Markteinführung der angestrebten Technologie.
Die im FuE-Projekt entwickelte Technologie zur teilautomatisierten Kaltumformung von großformatigen Blechteilen in der Schiffsindustrie durch Integration optischer 3D-Messtechnik fokussiert sich besonders auf den Markt der Herstellung großflächiger Blechformteile in der Schiffsindustrie.
Interessant ist die Entwicklung für alle Unternehmen, welche Grobbleche in den benannten Abmessungen (bis zu 12 x 3,2 Meter) im Rahmen einer 3D-Umformung zu unterschiedlichsten Produkten verarbeiten. Daraus ergeben sich im Wesentlichen 3 Zielmärkte: Schiffbau, Offshore sowie Verarbeitung von Großblechen für andere Anwendungen.
Der primäre Zielmarkt Schiffbau umfasst sowohl Schiffe für die Seeschifffahrt als auch Binnenschifffahrt. Neben Transport- und Containerschiffen beinhaltet das Segment Schiffe für den Personenverkehr bis hin zu Yachten. Hier existieren neben den großen Werftgruppen wie Meyer Werft Gruppe und Thyssen Krupp Marine Systems eine Vielzahl kleinerer Werften. Der Zielmarkt Offshore beinhaltet Öl- oder Gasförderanlagen, Bohrinseln oder -schiffe, Lade- oder Löschinseln, schwimmende Tanks, Verarbeitungsanlagen, Rohrleitungen (Pipelines), Seekabel.
Der aktuelle Produkt-Schwerpunkt beinhaltet Windkraftanlagen. Es ist kaum möglich, belastbare Statistiken über den Gesamt-Herstellermarkt zu erhalten. Eigene Recherchen ergaben 35 größere Unternehmen im Segment des Windkraftanlagebaus mit zum Teil mehreren Standorten, wie beispielsweise Avantis oder Siemens Windenergie.
Bei dem sehr großen Marktsegment der Verarbeitung von Großblechen für andere Anwendungen sind insbesondere die blechverarbeitenden Betriebe, welche Grobbleche in den benannten Größen verarbeiten, zu nennen. Zu den führenden großen deutschen Maschinenbauunternehmen gehören zum Beispiel Siemens, Linde, Voith, Kion, ThyssenKrupp, TenneT, ZF Friedrichshafen, Westnetz oder GEA, weiterhin gibt es eine Vielzahl kleinerer und mittlerer Betriebe in Deutschland in diesem Marktsegment.