EIS-KW – Entwicklung eines adaptiven, energieeffizienten und selbstlernenden Kühl- und Wärmemanagementsystems für Gesenkschmiedewerkzeuge

Im Rahmen des Projektes EIS-KW wird ein adaptives, energieeffizientes und selbstlernendes Kühl- und Wärmemanagement für Schmiedewerkzeuge entwickelt. Gesenkschmiedebetriebe erzeugen bei Prozesstemperaturen bis 1.250°C erhebliche direkte Emissionen. Kurze Standzeiten energieintensiv gefertigter Werkzeuge verursachen zusätzliche indirekte Emissionen und Kosten.

Der hier verfolgte Ansatz kombiniert konturnahe Innenkühlkanäle und externe Sprühkühlung mit einer KI-basierten Regelung. Maschinelles Lernen und Reinforcement Learning nutzen Sensordaten in Echtzeit und einen digitalen Zwilling, um die Werkzeugtemperatur dynamisch im engen Prozessfenster zu halten und um Schmierung und Kühlung auszubalancieren. Ziel ist zudem, das bisherige Erhitzen von Werkzeugen per Gasbrenner sowie das Warmhalten in Öfen durch gezielte, oberflächennah wirkende Temperierung zu ersetzen. Die geregelte Temperierung wirkt zyklusbegleitend und in Stillstandzeiten.

Methodisch analysiert das IFUM das thermomechanische Verhalten numerisch, ermittelt Temperaturgrenzen und zulässige Kühlraten und leitet das hybride Systemdesign ab. Die untere Temperaturgrenze folgt der Ausbildung homogener Graphitschichten wasserbasierter Schmierstoffe, die obere dem Verschleißverhalten des Werkzeugs. Unterstützt werden die Arbeiten durch Projektpartner aus Forschung und Industrie. Durch das kollaborativ entwickelte Thermomanagementkonzept für Schmiedeprozesse wird eine Reduktion von Energieverbrauch und CO2-Ausstoß, verlängerte Werkzeugstandmengen sowie eine stabilere Werkzeugqualität angestrebt, welche zur Wettbewerbsfähigkeit von Schmiedeunternehmen in NRW und Deutschland beiträgt. Gefördert wird das Projekt durch die europäische Union sowie das Land Nordrhein-Westfalen.