Wissenschaftliche Publikationen "Industrie + Prozesstechnik"

In this paper the development of a compact condition classification system for electromagnetic proportional valves is shown. It allows the generation of training data as well as a fast testing and comparison of different trained neuronal networks. By using quantization and pruning, a neuronal network with drastically reduced complexity has been created, so an FPGA implementation was possible. The developed and implemented network shows a very high classification rate and can distinguish 12 different error reasons of the valves. The system requires the measurement of the supply current only, which allows a simple integration of such a false detection circuitry into existing systems. In the future, the system can be modified easily, e.g. to use and test a hardware based AI accelerator instead of the FPGA implementation.

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Intelligente Sensorsysteme sind die Grundlage einer intelligenten Fabrik und damit auch ein Baustein von Industrie 4.0. Sensorsysteme verschiedener Hersteller verwenden allerdings oft unterschiedliche und häufig auch proprietäre Kommunikationsprotokolle. Dies kann zur Herausforderung werden, wenn all diese Systeme in eine zentrale Datenverarbeitung oder gar IoT-Plattform integriert werden sollen. Noch komplizierter wird es, wenn die Sensorsysteme parallel in unterschiedliche IoT-Plattformen oder Datenbanken integriert werden sollen, um verschiedene Anwendungsfälle zu erfüllen. Zum Beispiel eine IoT-Plattform zur Überwachung von Sensordaten in Echtzeit und eine separate Datenbank, die für ein prädiktives Wartungssystem genutzt wird.  Ein modulares Sensor-Adapter-Gateway, wie das in diesem Vortrag vorgestellte Open-Source Projekt STAG, hilft, die Integrationskomplexität zu reduzieren, indem unterschiedliche Sensorkommunikationssysteme mit einem einheitlichen Modell abstrahiert werden und das IoT-Plattform-spezifische Modell automatisch konstruiert wird. Darüber hinaus lässt sich ein solches System durch Hinzufügen neuer Sensoradapter leicht erweitern. Es bietet eine einfache Schnittstelle auch für zukünftige IoT-Lösungen. In dieser Präsentation möchten wir einen Einblick in unser frei verfügbares Sensor Technology Adapter Gateway (STAG) geben und unsere bisher gesammelten Erfahrungen präsentieren.

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Reconfigurable manufacturing systems (RMS) can be used to produce micro-assembled products that are too complex for assembly on flat substrates like printed circuit boards. The greatest advantage of RMS is their capability to reuse machine parts for different products, which enhances the economical efficiency of quickly changing or highly individualized products. However, often, process engineers struggle to achieve the full potential of RMS due to product designs not being suited for their given system. Guaranteeing a better fit cannot be done by static guidelines because the higher degree of freedom would make them too complex. Therefore, a new method for generating dynamic guidelines is proposed. The method consists of a model, with which designers can create a simplified assembly sequence of their product idea, and another model, with which process engineers can describe the RMS and the procedures and operations that it can offer. By combining both, a list of possible machine configurations for an RMS can be generated as an automated response for a modeled assembly sequence. With the planning tool for micro-assembly, an implementation of this method as a modern web application is shown, which uses a real existent RMS for micro-assembly.

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Thermoset materials offer a multitude of advantageous properties in terms of shrinkage and warpage as well as mechanical, thermal and chemical stability compared to thermoplastic materials. Thanks to these properties, thermosets are commonly used to encapsulate electronic components on a 2nd-level packaging prior to assembly by reflow soldering on printed circuits boards or other substrates. Based on the characteristics of thermosets to develop a distinct skin effect due to segregation during the molding process, the surface properties of injection molded thermoset components resemble optical characteristics. Within this study, molding parameters for thermoset components are analyzed in order to optimize the surface quality of injection molded thermoset components. Perspectively, in combination with a reflective coating by e.g., physical vapor deposition, such elements with micro-integrated reflective optical features can be used as optoelectronic components, which can be processed at medium-ranged temperatures up to 230 °C. The obtained results indicate the general feasibility since Ra values of 60 nm and below can be achieved. The main influencing parameters on surface quality were identified as the composition of filler materials and tool temperature.

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Ziel des Projektes „DigiPro“ war es die Erhöhung des Digitalisierungsgrades der Wirtschaft insbesondere bei KMU. Hierzu wurde am Beispiel einer innovativen digitalen Prozesskette das Verbesserungspotenzial gegenüber herkömmlichen Prozessabläufen gezeigt. Die Demonstration erfolgte anhand einer digitalen Prozesskette zur Herstellung individualisierter Mikrosysteme (iMST) auf Basis generativ gefertigter duroplastischer Spritzgusswerkzeuge. Dies ermöglicht die kostengünstige und schnelle Herstellung kleiner Losgrößen unter Verwendung der Spritzgusstechnologie, da die teure Herstellung metallischer Spritzgusswerkzeuge entfällt. Für die Umsetzung des Demonstrators wurde eine Idee aus der Industrie auserwählt und in sehr kurzer Zeit „rapid“ gefertigt. Der Demonstrator ist ein intelligenter Stecker, der Temperatur und Feuchtigkeit im Innenleben des Steckers, also am Ort des Geschehens, in Echtzeit auf ein mobiles Endgerät sendet. Im Rahmen von Praxisseminaren und Networking-Events wurden die Vorteile der digitalen Prozesskette den Interessenten aus der Wirtschaft nähergebracht. Darüber hinaus wurde ein Video erstellt, um die Vorteile auch online präsentieren zu können.

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Ziel des Projektes war ursprünglich die Entwicklung eines dreiachsigen (vektoriellen), richtungsinvarianten Hochtemperatur-Strömungssensors. Im Projektverlauf wurden die Ziele jedoch neu justiert und der Fokus auf einen einachsigen, richtungsinvarianten Strömungssensor gerichtet, da ein solcher bisher, insbesondere für kleine Strömungsgeschwindigkeiten und hohen Umgebungstemperaturen, noch nicht am Markt verfügbar ist, sodass ein größeres Vermarktungspotential möglich erschien.

Im Verlauf des Projektes wurden ein bestehendes, kommerziell verfügbares Sensorelement hochtemperaturtauglich ausgeführt, eine hochtemperaturtaugliche Aufbau- und Verbindungstechnik für dieses entwickelt, um daraus eine hochtemperaturtaugliche Sensorsonde aufzubauen. Darüber hinaus wurde eine Ausleseelektronik samt Firmware und PC-Software im Sinne eines Demokits für den Strömungssensor entwickelt. Mit diesem wurden zahlreiche Messungen in einem Hochtemperaturströmungskanal durchgeführt und Messergebnisse ausgewertet. Es konnte gezeigt werden, dass die Sensoren bis Temperaturen über 400°C funktionieren und Messdaten liefern. Bis zu einer Markteinführung sind jedoch noch weitere Tätigkeiten erforderlich.