ZIM-Vorhaben ZF4042205SU6

Entwicklung eines interaktiven Chargenplanungssystems für Plasmanitrieranlagen

Forschungsstellen
RWTH Aachen, Institut für Industrieofenbau und Wärmetechnik
Eltropuls Anlagenbau GmbH

Laufzeit
01.02.2017 – 31.01.2019

Zusammenfassung
Das Plasmanitrieren ist ein Wärmebehandlungsverfahren zur Verbesserung der Oberflächenqualität und -eigenschaften (Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Verschleiß) metal-lischer Bauteile. Dieses Verfahren wird unter anderem für komplexe und hochbeanspruchte Bauteile in der Automobil-, Luft- und Raumfahrtindustrie und dem Werkzeugbau angewendet. Für ein optimales Produktionsergebnis ist bei diesem komplexen, strahlungsdominierten Prozess die Positionierung der Bauteile in der Anlage essentiell, da sich aus der geometrischen Anordnung der Teile die Temperaturverteilung und somit die Streubreite der Werkstoffeigenschaften des Bauteils ergeben.
Bisher wurden Plasmanitrieranlagen durch den Anlagenbauer für eine definierte Beladungssituation ausgelegt. Für die Anlagenbetreiber können sich bei Produktionsanlauf oder der Änderung des Produktionsprogramms prozessbedingte Qualitätsmängel oder ungenutzte Kapazitäten der Anlage ergeben. Dies führt insbesondere bei kleinen Losgrößen und/oder häufigen Sortenumstellungen zu hohen spezifischen Bauteilkosten, da ein hoher prozentualer Anteil von Bauteilen mit Qualitätsmängeln vorliegt und/oder die Anlagenkapazität nicht optimal genutzt wird.
Das Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines neuartigen interaktiven Chargenplanungssystems zur Vorhersage des Plasmanitrierergebnisses in Abhängigkeit der Beladungssituation der Plasmanitrieranlage. Realisiert wird dies durch ein System, welches das Nitrierergebnis (Nitrierhärtetiefe) für eine spezifische Beladungssituation mit Teilen der Anlage vor dem Chargieren berechnet. Diese Berechnung erlaubt es dem Anlagenbetreiber Anpassungen der Beladungssituation in Bezug auf die Temperaturverteilung in der Anlage sowie der Nutzung der Anlagenkapazität vorzunehmen, um ein bestmögliches Produktionsergebnis der Bauteilcharge zu erzielen. Das gemeinsame Forschungsvorhaben umfasst die Entwicklung und experimentelle Validierung des Chargenplanungssystems auf Grundlage physikalischer Modelle.


BMWi_Web_de_WBZlogo_zimDas Forschungsvorhaben mit dem Förderkennzeichen ZF4042205SU6 wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.