M.Sc. Thesis: Einberger Stefan on Retrofitting of a Cyber-Physical System to a reactive molding machine for thermoset resins

image_pdfimage_print

Supervisor: Univ.-Prof. Dr Elmar Rückert

Company: Ottronic GmbH
Start date: 1st of October 2023

Theoretical difficulty: mid
Practical difficulty: mid

Thema der Arbeit

Bei Ottronic bildet die Verkapselung unserer Elektroniken und Motoren mittels eines eigens adaptierten Reactive Injection Molding (RIM) Verfahren die Grundlage für die Produktion von medienresistenten Elektroniken und elektrischen Hochleistungsantrieben. Im Zuge des RIM werden sogenannte b-staged Duroplaste unter einem präzisen Druck- und Temperaturprofil verarbeitet, geformt und final ausgehärtet. Um die angestrebte höchste Produktqualität, mit Blick auf Medizintechnik-Applikationen, zu gewährleisten, muss dieser Prozess mit jedem Schuss optimal eingestellt sein. Daher soll ein Cyber Physical System (CPS) entwickelt werden, welches auf unsere RIM-Anlagen nachgerüstet wird.

Ziel der Diplomarbeit ist, dass das finale CPS selbstständig Prozessschwankungen (Chargenschwankungen, Hallen-/Maschinentemperatur, Feuchte, etc.) erkennen kann und Regelparameter des Spritzgussvorgangs (Schmelzzeit, Aushärtezeit, Einpresskraft, etc.) anpassen um eine gleichbleibende Produktqualität ohne menschliche Kontrolle zu garantieren.

Dabei soll in einem ersten Schritt der aktuelle Prozess beschrieben werden. Daraus sollen die notwendigen Produktionsparameter abgeleitet und deren Auswirkungen auf den Prozess analysiert sowie die Kernpunkte zur Prozessoptimierung definiert werden, sowie ein Modell dafür entwickelt werden. Das zu entwickelnde Modell dient dann in weitere Folge als Basis für das CPS um den Prozess zu bewerten zu können, Abweichungen zu detektieren und Regelparameter abzuändern.

In weiterer Folge soll das Modell auf der Maschinensteuerung CPS integriert und implementiert werden. Abschließend muss noch die Verknüpfung der neu gewonnen Intelligenz des CPS mit der aktuellen Regelung der Maschine verknüpft werden um eine nahezu autonome Prozessführung zu garantieren, sowie eine neue ressourcen- als auch energieeffizientere Spritzpressmethode garantieren.

Aufgaben

  • Recherche und Dokumentation zur State-of-the-Art
  • Erfassung aller notwendigen Produktionsparameter sowie Analyse derer auf Produktqualität
  • Entwicklung eines Modelles zur virtuellen Beschreibung des Spitzgussprozesses Implementierung des Modells auf Maschinensteuerung als Basis für ein CPS
  • Identifizierungen von Abweichungen im Prozess sowie Implementierung von Gegenmaßnahmen
  • Verknüpfung der Prozessregelung mit Steuerungsempfehlungen des CPS.
  • Dokumentation der Arbeitsschritte & Verfassen der Diplomarbeit

Wissenschaftlicher Beitrag

  • Entwicklung und Implementierung eines CPS, welches einen RIM Prozesses erfassen und abbilden kann.
  • Aufbau von Methoden um auf Basis des CPS Änderungen des RIM-Prozesses erkennen und bewerten zu können
  • Retrofitting der gewonnen Intelligenz in eine bestehende Maschinensteuerung