An der TU Wien gibt es ein neues Chris­tian Dopp­ler Labor. In Zusam­men­ar­beit mit der Voest­al­pine Stahl Divi­sion wer­den pri­mär intel­li­gente Pro­zess­re­ge­lun­gen für Stahl­pro­dukte ent­wi­ckelt. Qua­li­täts­stei­ge­rung und Auto­ma­tion sind wei­tere Themen.

Die Stahl­in­dus­trie ist schon län­ger zu einer High-Tech-Bran­che gewor­den. Moderne digi­tale Steue­rungs- und Rege­lungs­tech­nik erlaubt qua­li­ta­tiv hoch­wer­tige Pro­duk­tio­nen bei gleich­zei­ti­ger Effi­zi­enz und einem opti­mier­ten Ener­gie­be­darf. Am Insti­tut für Auto­ma­ti­sie­rungs- und Rege­lungs­tech­nik (ACIN) der TU Wien wurde nun mit Unter­stüt­zung des Bun­des­mi­nis­te­ri­ums für Arbeit und Wirt­schaft ein neues Chris­tian Dopp­ler Labor eröff­net. Die voest­al­pine Stahl ist an die­sem CD-Labor als Indus­trie­part­ner beteiligt.

Gemein­sam geht es um Grund­la­gen­for­schung und Ent­wick­lungs­ar­beit für die Model­lie­rung, Steue­rung und Über­wa­chung von kom­ple­xen Pro­duk­ti­ons­pro­zes­sen. „Die Stahl­in­dus­trie ist eine wesent­li­che Säule der öster­rei­chi­schen Wirt­schaft. Ver­bes­serte Pro­zess­re­ge­lung, wie sie in die­sem neuen CD-Labor erforscht wird, ermög­licht bes­sere Stahl­qua­li­tät und mini­miert gleich­zei­tig den Ver­brauch an Ener­gie und Res­sour­cen“, unter­streicht Mar­tin Kocher, Bun­des­mi­nis­ter für Arbeit und Wirtschaft. 

Steue­rung und Rege­lung von heik­len Gießprozessen
Beim Strang­gie­ßen wird flüs­si­ger Stahl in eine was­ser­ge­kühlte Pro­fil­form (Anm. die soge­nannte Kokille) gegos­sen. „Die Strö­mung des flüs­si­gen Stahls muss dabei prä­zise ein­ge­stellt wer­den und die Füll­höhe in der Kokille soll nicht schwan­ken“, erklärt Andreas Stein­böck, Lei­ter des neuen CD-Labors. Im nächs­ten Schritt muss der erstar­rende Strang mit genau der rich­ti­gen Kraft und Geschwin­dig­keit wei­ter­ge­zo­gen und in die Hori­zon­tale gebo­gen wer­den. Beson­ders schwie­rig sind daher die Steue­rung und die Rege­lung sol­cher Stranggießprozesse. 

Die Qua­li­tät des Pro­duk­tes kann wäh­rend der Her­stel­lung nicht direkt gemes­sen wer­den, es gibt ledig­lich die Mes­sung bestimm­ter Ersatz­pa­ra­me­ter, etwa Ober­flä­chen­tem­pe­ra­tu­ren oder die von Aktua­to­ren auf­ge­brach­ten Kräfte. Mit Com­pu­ter­mo­del­len gelingt es nun, aus die­sen Mess­si­gna­len in Echt­zeit die nöti­gen Rück­schlüsse auf den aktu­el­len Zustand des Pro­zes­ses zu zie­hen. Die so gewon­nene Infor­ma­tion wird wie­derum als wert­volle Grund­lage für maschi­nel­les Ler­nen, die algo­rith­mi­sche Ent­schei­dungs­fin­dung sowie die opti­male Steue­rung und Rege­lung des Pro­zes­ses verwendet.

Erkennt­nisse auch für andere indus­tri­elle Produktionsprozesse
Ver­bes­serte Steue­rungs- und Rege­lungs­me­tho­den soll das CD-Labor auch im Bereich der Band­ver­ede­lung her­vor­brin­gen. Hier geht um bestimmte Mate­rial- und Ober­flä­chen­ei­gen­schaf­ten von Stahl­bän­dern, etwa durch ther­mi­sche und mecha­ni­sche Behand­lungs­schritte oder gal­va­ni­sche Beschich­tung. Auch bei sol­chen Ver­fah­ren müs­sen ver­schie­dene Para­me­ter mit Sen­so­ren über­wacht wer­den, um dar­aus dann mit neuen adap­ti­ven, ler­nen­den und daten­ge­trie­be­nen Metho­den die Pro­zes­ses so zu opti­mie­ren, um ein Pro­dukt mit der bes­ten Qua­li­tät zu erhalten.

„Die neu zu ent­wi­ckeln­den rege­lungs­tech­ni­schen Lösun­gen sol­len nicht nur wis­sen­schaft­lich eva­lu­iert und ver­öf­fent­licht wer­den, wir wer­den sie gemein­sam mit der voest­al­pine in Pilo­t­an­wen­dun­gen direkt an der Indus­trie­an­lage oder an maß­stabs­ge­rech­ten Mess­auf­bau­ten vali­die­ren und wei­ter opti­mie­ren“ skiz­ziert Andreas Stein­böck, Chef des CD-Labors. Und : „Die zu ent­wi­ckeln­den grund­le­gen­den Rege­lungs­kon­zepte und Metho­den sind natür­lich auch in viel­fäl­ti­gen ande­ren indus­tri­el­len Pro­duk­ti­ons­pro­zes­sen anwendbar.“

Chris­tian Dopp­ler Labors wer­den von der öffent­li­chen Hand und den betei­lig­ten Unter­neh­men gemein­sam finan­ziert. Wich­tigs­ter öffent­li­cher För­der­ge­ber ist das Bun­des­mi­nis­te­rium für Arbeit und Wirt­schaft (BMAW). Die­ses Modell gilt auch inter­na­tio­nal als Best-Practice-Beispiel.