ZDIN: KI prognostiziert Qualitätsmängel
Schlaue Modelle für präzise Produktion
Das Forschungsprojekt „Zukunftslabor Produktion“ untersucht, inwiefern Künstliche Intelligenz den Verschleiß von Werkzeugen vorhersagen kann. Mithilfe von Active Learning und Unsicherheitsanalysen soll die Prognosegenauigkeit und die Qualität in hochautomatisierten Fertigungsprozessen optimiert werden.
In Produktionslinien mit hohen Stückzahlen führen verschlissene Werkzeuge oft zu Qualitätsabweichungen. Forscher des „Zukunftslabor Produktion“ der Leibniz Universität Hannover setzen deshalb Maschinelles Lernen (ML) ein, um den Zusammenhang zwischen Werkzeugverschleiß und Formfehlern beim Fräsen vorherzusagen.
Die Modelle werden anhand umfangreicher Messdaten trainiert: Ein Warmarbeitsstahlblock wurde schrittweise gefräst, die Bauteilgeometrie nach jedem Durchgang mit hoher Auflösung vermessen. So entstand ein Datensatz von über 300.000 Punkten, der den Verschleißverlauf von fünf Werkzeugen abbildet. Um die Erklärbarkeit und Zuverlässigkeit der Modelle zu erhöhen, analysierten die Forschenden mit sogenannten Partial Dependence Plots, wie Eingangsgrößen wie der Spindelstrom die Prognose beeinflussen. Zusätzlich bewerteten sie die Modellunsicherheit, also die Zuverlässigkeit der Vorhersagen.
Fehlen dem Modell ausreichende Daten, greift ein Active-Learning-Ansatz: Das Modell identifiziert selbstständig, an welchen Stellen neue Messungen nötig sind – bevorzugt dort, wo Unsicherheiten besonders hoch sind. So werden gezielt neue Daten gesammelt, was die Prognosen weiter verbessert.
„Active Learning ermöglicht es, Messungen dort durchzuführen, wo sie den größten Erkenntnisgewinn bringen. Dadurch lassen sich Formfehler effizienter und genauer vorhersagen“, erklärt Markus Rokicki von der Leibniz Universität Hannover.
| Das ZDIN (Zentrum für digitale Innovationen Niedersachsen) ist ein landesweites Forschungsnetzwerk, das von der niedersächsischen Landesregierung initiiert wurde. Es bringt Universitäten, Forschungseinrichtungen und Unternehmen zusammen, um die digitale Transformation in Schlüsselbranchen voranzutreiben; z. B. Produktion, Energie, Mobilität, Gesundheit, Agrar und Gesellschaft. Die Leibniz Universität Hannover ist eine der zentralen Partneruniversitäten im ZDIN. |
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