Gefördertes Forschungsprojekt: VIML – Verschleiß- und Qualitätsmodellierung für die Zerspanung im Werkzeugbau durch informiertes maschinelles Lernen

In diesem Vorhaben sollen verlässliche modellbasierte Verfahren zur Minimierung von Ausschuss und zur Maximierung der Produktqualität in der Zerspanungspraxis entwickelt werden. Der deutsche Werkzeug- und Formenbau soll dadurch dem autonomen Betrieb nähergebracht werden und seine internationale Wettbewerbsfähigkeit gesteigert werden.

Im Zentrum des Vorhabens steht ein neuartiges Verfahren, wissens- und datenbasierte Vorhersagemodelle für typische Verschleiß- und Qualitätskenngrößen in Zerspanungsprozessen zu trainieren. Speziell wird ein maßgeschneidertes Verfahren zum Training von Verschleiß- und Qualitätsmodellen entwickelt, das die im Zerspanungsprozess erhobenen Sensordaten mit strukturell-qualitativem Vorwissen der jeweiligen Zerspanungsprozessexperten kombiniert. Weil es Daten mit Expertenwissen kombiniert, ist das zu entwickelnde Verfahren dem informierten maschinellen Lernen (IML) zuzurechnen. Wesentliche Vorteile der entstehenden IML-basierten Verschleiß- und Qualitätsmodelle werden sein, dass sie das spezifizierte Wissen der Zerspanungsexperten streng berücksichtigen und damit deutlich verlässlicher sind als klassische rein datenbasierte Vorhersagemodelle und dass sie deutlich weniger Trainingsdaten benötigen als rein datenbasierte Vorhersagemodelle.

Außerdem ist der angestrebte IML-Ansatz generisch genug, um auf verschiedene Zerspanungsprozesse angewendet werden zu können, nämlich auf die Fräs-, Bohr- und Schleifbearbeitung. Aufbauend auf den trainierten IML-basierten Verschleiß- und Qualitätsmodellen werden systematische und transparente Verfahren entwickelt, um zum einen den Werkzeugverschleiß und die Werkstückqualität zu optimieren und zum anderen Anomalien in Werkzeugverschleiß und Werkstückqualität automatisch zu erkennen. Die entwickelten Verfahren werden in einem Softwareprototypen implementiert, der den Anwendern nach Abschluss des Vorhabens beispielsweise als Applikation in industriell verfügbaren steuerungsnahen Plattformen zur Verfügung gestellt werden kann.


Laufzeit
1. Februar 2026 bis 31. Januar 2028

Fördervolumen
522.996 Euro

Geförderte Forschungseinrichtungen
Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU
Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM

Industriebeirat
Siemens
PMG Precision Mechanics Group
Nebumind
PRAGMA
Karl Walter Formen- und Kokillenbau
Ti4f
TVB
Formconsult Werkzeugbau
Pokolm Frästechnik
Schwinn
Mikromat
Zecha Hartmetall-Werkzeugfabrikation