SPP 2402: Greybox Models for the Qualification of Coated Tools for High-Performance Machining

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Das übergeordnete Forschungsziel ist die bisher erarbeitete und vorliegende deterministische Modellwelt (Whitebox) mit einer neuen, zu beforschenden, datengetriebenen Modellwelt (Black-box) in Greybox-Modellen zu kombinieren. Mit diesen Greybox-Modellen sollen dann die rein deter-ministisch nicht beschreibbaren, zeitlichen Veränderungen der Werkzeuge im Einsatz bis hin zum Standzeitende erfasst werden. Die robusten, aber ungenauen Prognosen aus Whitebox-Modellen sollen mit Hilfe datengetriebener und lernfähiger Blackbox-Modellen in ein präzises Zielfenster konvergiert werden. Bereits existierende Algorithmen der Statistik oder des maschinellen Lernens, die im Verständnis einer Blackbox-Modellierung agieren, bilden dafür einen Lösungsraum und sollen nicht gänzlich neu entwickelt, aber genutzt oder modifiziert werden. Damit wird eine wissensbasierte Auswahl und Qualifizierung beschichteter Werkzeuge für neue oder effizientere Zerspanprozesse ermöglicht. Ziel ist der Aufbau individueller Greybox-Modelle, die eine Qualifizierung beschichteter Werkzeuge für die Hochleistungszerspanung ermöglichen. Damit soll die derzeit existierende Lücke zwischen stationären Werkstoffeigenschaften vor und nach dem Einsatz, also das instationäre Systemverhalten der beschichteten Werkzeuge in der Zerspanung, erforscht und geschlossen werden. Voraussetzung dafür ist, dass die notwendige Expertise auf Seiten der Werkstoff-/Beschichtungstechnik und der Fertigungstechnik vorliegt. Die statistische Absicherung und die Bewertung der Daten hinsichtlich Plausibilität und Qualität sind weitere wichtige Bestandteile des Lösungsweges, daher ist ebenfalls Expertise aus den Qualitätswissenschaften erforderlich. Bei Bedarf kann Expertise aus der Messtechnik, Statistik oder der wissenschaftlichen Datenanalyse integriert werden. Die Entwicklung neuer Messtechnik oder Werkstoffanalytik steht nicht im Vordergrund, kann aber im Einzelfall zu neuen Lösungsansätzen führen und soll daher nicht generell ausgeschlossen werden. Die wesentliche Eingrenzung erfolgt über die verwendeten Werkzeuge und Zerspanoperationen. Bereits einsatzfähige Schichtsysteme werden unmittelbar zu Projektstart ausschließlich auf Werkzeugen aus Hartmetall abgeschieden und für die Zerspanversuche in ausreichender Menge zur Verfügung gestellt. Prozessdaten zur Herstellungshistorie der beschichteten Werkzeuge sind nicht zwingend notwendig. Als Zerspanoperation wird nur Drehen oder Fräsen betrachtet. Um Ergebnisse und Daten aus Vorarbeiten nutzen zu können, wird der zu verwendende Werkstückwerkstoff auf „Metalle“ eingegrenzt.