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Abstract (German)

Es wurde eine Methode entwickelt, mit der im Karosseriebau ein Qualitätsregelkreis des Zusammenbauprozesses für fugenbildende Anbauteile objektiviert und die Robustheit gesteigert werden kann. Die entwickelte Methode nutzt einen Bottom-Up Ansatz, bei dem mit Hilfe eines künstlichen neuronalen Netzes (KNN) und überwachtem Lernen ein Zusammenhang zwischen Einzelteilmaßhaltigkeiten, shimsbasierten Fügeprozessen (kontrolliert über Spannelemente in den geometriefestlegenden Stationen) und Zusammenbaumaßhaltigkeiten hergestellt wird. Dabei ist der Regelkreis so konzipiert, dass die Justage chargenweise und mit prozessbegleitender Vorlaufzeit quasi instantan geschehen kann. Die vorliegende Arbeit arbeitet die Methode exemplarisch am Heckdeckelrohbau eines Premiumautomobilherstellers aus und prüft einige ihrer grundlegend notwendigen, experimentellen und theoretischen Arbeitsschritte auf Durchführbarkeit. Entsprechende anlagenspezifische Besonderheiten und typisches Auftreten gewachsener Strukturen im Karosseriebau wurden praxisnah berücksichtigt. Grundsätzlich ist die Methode gleichzeitig mit leichten Modifikationen übertragbar auf ähnliche Anlagen zur Herstellung z.B. von Türen und Klappen. Der hier gewählte Heckdeckelzusammenbau wird aus sieben blechumgeformten Einzelteilen aus Aluminium-Legierung mittels der beiden fügenden Verfahren Laserschweißen und Klebe-Falzen gefertigt. Vorgegangen wird dabei wie folgt: Eine Vorbereitungsphase dient dazu, den vorliegenden Fügeprozess zu analysieren und über die Wahl eines geeigneten Messverfahrens inklusive Festlegung eines Spann- und Fixierkonzepts und eines DoE-Versuchsplans („Design of Experiments“) experimentelle Daten für das Training und Testen des KNN zu generieren. In der Folge kann auf Basis der Berechnungen des trainierten KNNs und produktionsbegleitender selektiver experimenteller Messungen gezielt aktiv in den Fügeprozess regelnd mittels Shimsumstellungen eingegriffen werden. Diese Justierungen der Anlage geschehen dabei pro Chargenänderung eines Einzelteiltyps (Innenteil, Beplankung oben/unten, Scharnierverstärkung links/rechts, Schlossverstärkung, Verschlussblech), also pro chargenidentischer Einzelteilkombination, um auf die damit verbundenen signifikanten, zunächst unbekannten Änderungen/Schwankungen in den Einzelteilmaßhaltigkeiten maßbeeinflussend einwirken zu können und die Qualität der Zusammenbaumaßhaltigkeiten entsprechend der gewünschten Zielwerte (Maßabweichung in mm) positiv zu beeinflussen. Um die entsprechend notwendigen Daten aus dem laufenden Serienprozess zu erhalten, wird zu diesem Zweck eine schichtgenaue Stationszeitprognose bereitgestellt, die zum taktgenauen Aus- und Einschleusen von Einzelteilen und Zusammenbauten befähigt als auch zum taktgenauen Justieren der Spannelemente gemäß den Berechnungen des KNNs. Dabei kann die Qualität des modifizierten Fügeprozesses laufend über eine entsprechende Validierungstechnik überwacht werden. Im Idealfall befähigt die Methode folglich dazu, die Qualitätskriterien eines shimsbaren Fügeprozesses, hier also die Maßhaltigkeiten der Heckdeckelzusammenbauten, digital und numerisch zu objektivieren, Möglichkeiten zum aktiven, gezielten und konstruktiven Eingreifen bereitzustellen, und somit im besten Fall die Produktqualität zu stabilisieren und in Richtung einer Optimierung zu verbessern.

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