Regelung und Selbstoptimierung in einem Umflechtprozess

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Unternehmen in Hochlohnländern stehen vor dem Polylemma der Produktion, das zwischen individueller Produktion (Scope), Massenproduktion (Scale), hoher Qualität (Wertorientierung) und Planungsaufwand (Planungsorientierung) balanciert. Im Umflechtprozess zur Herstellung von Preformen für Faserverbundwerkstoffe müssen Maschinenparameter oft manuell angepasst werden, was zeitaufwändig ist. Diese Arbeit zielt darauf ab, das Polylemma im Umflechtprozess zu reduzieren. Zwei Lösungsansätze werden verfolgt: Erstens wird die seriennahe Produktion durch eine schnelle Anpassung der Maschinenparameter über die Regelung des Flechtwinkels verbessert. Zweitens wird die Qualität durch Minimierung von Schwankungen und Optimierung der Kompaktierung in der Geflechtlage gesteigert. Im stationären Regelungsbereich wurde eine Abweichung des Flechtwinkels von maximal ±1,3° erreicht, was unter den Anforderungen der Automobil- und Luftfahrtindustrie liegt. Der zweite Ansatz nutzt modellbasierte Selbstoptimierung, um die Qualität der Preform mit minimalem Aufwand zu erhöhen, indem der Qualitätsparameter Kompaktierung über den Bedeckungsgrad optimiert wird. Dies führte zu einer Reduzierung der Dicke einer Geflechtlage um etwa 3 %. Die Regelung und Selbstoptimierung steigern die Qualität und ermöglichen eine schnellere Erreichung der geforderten Standards, wodurch der Umflechtprozess sowohl für Massen- als auch für Kleinserienproduktion geeignet ist.