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Was Stahl und Hydraulik mit Uni-Forschung verbindet

02.06.2005 - (idw) Universität des Saarlandes

Problemlösungen und hoch qualifizierter Nachwuchs: Der Wissens- und Technologietransfer aus der Universität bedeutet für Unternehmen die Sicherung des entscheidenden Vorsprungs im Wettbewerb. Wie kurz die Wege und wie fruchtbar für beide Seiten die Zusammenarbeit sein kann, zeigen etwa Projekte am Lehrstuhl von Prof. Andreas Kugi. Der Spezialist für Systemtheorie und Regelungstechnik arbeitet eng mit Unternehmen weltweit zusammen. Und auch mit der Saar-Wirtschaft verbinden den Forscher und seine Arbeitsgruppe zahlreiche Projekte. Mit Weitblick in die Forschung zu investieren, schafft Innovation, sichert Qualität und festigt auch auf lange Sicht die Stellung auf dem Markt. Auf Gegenseitigkeit beruhen daher Forschungsprojekte, die der Lehrstuhl für Systemtheorie und Regelungstechnik mit der AG der Dillinger Hüttenwerke (DH) und dem saarländischen Hydraulik-Unternehmensverbund HYDAC durchführt. Denn die Unternehmen unterstützen am Lehrstuhl von Professor Andreas Kugi Nachwuchsforscher bei ihren Dissertationen und die jungen Ingenieure haben die Chance, früh spannende praktische Aufgabenstellungen zu bearbeiten. Im Gegenzug erhalten die Unternehmen maßgeschneiderte Forschungslösungen von bislang weltweit ungelösten Problemstellungen. Ein Euro-Betrag in sechsstelliger Höhe fließt allein von saarländischen Firmen an Kugis Lehrstuhl. Eine fruchtbare Zusammenarbeit für Wirtschaft und Wissenschaft; drei Patente sind inzwischen zur Anmeldung eingereicht.

"Wir wollen die Spitzenqualität unserer Produkte sicherstellen, daher arbeiten wir mit dem Team von Professor Kugi zusammen", so Olivier Fichet, er ist Leiter der "Technologie Walzwerke" der Dillinger Hütte. Die Grobblechstraße des 1685 gegründeten, heute weltweit operierenden Unternehmens zählt zu den größten und leistungsstärksten der Welt. "Ziel unserer Forschung ist, dass die Walzanlage noch effizienter und optimaler arbeitet", erläutert Kugi. So ist Gegenstand der Dissertation von Diplom-Ingenieur Roland Heeg, die Regelungsstrategien der Anlage hinsichtlich der Homogenität der Blechdicke zu optimieren. Die Bleche kühlen an den Rändern schneller ab, sind daher dort härter und nach dem Walzen auch dicker als im so genannten Filet-Bereich. Ziel ist, das Toleranzfenster, in dem die Enddicke der Bleche zu liegen hat, zu verkleinern, um so auch Kosteneinsparungen zu erreichen. Damit solche Weiterentwicklungen überhaupt möglich sind, erstellt Heeg aufwändige mathematische Modelle zur Computersimulation des gesamten Walzvorgangs. Um die Simulationen mit der Wirklichkeit abzugleichen, führt er Messungen vor Ort durch. Auf dieser Basis wird dann eine optimale Steuerungs- und Regelungsstrategie entwickelt, die es ermöglicht, die Dickentoleranzen des Endproduktes über die gesamte Breite und Länge in sehr engen Grenzen zu halten. Mit derselben Methode arbeitet Thomas Kiefer, der sich in seiner Dissertation damit beschäftigt, wie sich das Blech während des Walzprozesses verformt: Auf Basis der entwickelten Modelle werden in der Arbeit von Thomas Kiefer unter anderem Steuer- und Regelungsstrategien erarbeitet, die es verhindern, dass die Bleche beim Verlassen des Walzspaltes zu stark nach oben oder unten gekrümmt werden (so genannte Schibildung). Ziel ist es auch hier, höchste Blechqualität mit geringem Schädigungsrisiko für die Anlagen sicherzustellen. Führt man sich vor Augen, welche enormen Kräfte beim Walzen am Werk sind - bis zu 9 000 Tonnen, was einem Gewicht von etwa 100 Lokomotiven entspricht -, so wird deutlich, wie anspruchsvoll die Anforderungen an eine auf nur wenige 100 Mikrometer exakt arbeitende Anlage sind: ein Zukunftsfeld für junge Ingenieure. Mittelfristige Perspektive der Forschungen ist es hier unter anderem, ein neues Online-Diagnosesystem für die Walzanlage zu entwickeln und die Basis für neue Regelungsstrategien zu legen.
In einer dritten Doktorarbeit, die in diesem Jahr dazugekommen ist, befasst sich Daniel Wild damit, wie der Stahl zum Walzen vorbereitet wird: mit der Stoßofenautomatisierung. Der Stahlblock muss bei seinem Weg durch den Ofen möglichst homogen auf ein vorgegebenes Temperaturprofil innerhalb enger Toleranzen aufgeheizt werden. Um den Brennstoffverbrauch im Stoßofen zu optimieren, und damit die Umwelt und Energieressour-cen zu schonen wie auch die Produktionskosten zu senken, arbeitet der Diplom-Ingenieur daran, wie dieser Weg durch den Ofen regelungstechnisch feinoptimiert werden kann.
"Die Entwicklungszeit für neueste High-Tech Produkte und die entsprechenden Fertigungstechnologien in der Stahlindustrie von der ersten Idee bis zur industriellen Serienfertigung beträgt zwei bis drei Jahre - fast so schnell wie in der Computerbranche", erläutert Olivier Fichet. "Um unsere modernen Anlagen auf neuestem Stand halten und hocheffizient arbeiten zu können, ist es für uns wichtig, dass die Theorie schnell für die Praxis nutzbar wird - und dies gewährleistet Professor Kugi mit seinem Team. Außerdem werden durch unsere Kooperation in der Forschung hoch qualifizierte potenzielle spätere Mitarbeiter früh zu Spezialisten auf unserem Gebiet".

Zugang zu Spitzenforschung, neuen Technologien und Innovationen wie auch zu speziell ausgebildeten Ingenieuren vor Ort zu haben, zählt auch für den Unternehmensverbund HYDAC zu den Hauptgründen, mit Kugi und seinem Team zu kooperieren. "Wir wollen unsere führende Stellung auf dem Gebiet der Hydraulik im internationalen Wettbewerb festigen und ausbauen, und setzen daher auf Innovation", so HYDAC-Geschäftsführer Mathias Dieter. In unterschiedlichen Bereichen der hydraulischen Antriebstechnik erarbeiten Kugi und seine Arbeitsgruppe detaillierte mathematische Modelle zur Simulation, Systemoptimierung und für den Regelungsentwurf. "Traditionell werden hydraulische Komponenten zumeist aus stationären Gesichtspunkten entworfen. Wir haben hier das Glück, mit HYDAC einen Partner gefunden zu haben, der uns erlaubt, die hydraulischen Komponenten aus Sicht der Systemanforderungen an die Dynamik zu optimieren und somit vollkommen neue innovative Lösungen zu finden", so Professor Kugi. Dieser Entwurfsansatz aus der Mechatronik gestattet es, im Rahmen des Regelungs- und Steuerungsentwurfes leistungsfähige Prozessoren mit intelligenten Inhalten zu füllen und so zum Beispiel aufwändige Konstruktionen durch intelligente Software zu ersetzen. "So sollen durch robustere Regelungen leichtere und kostengünstigere Systeme entwickelt werden", erläutert Mathias Dieter.
Die Zusammenarbeit mit der HYDAC führte bereits früh zu Patentanmeldungen. So etwa bei der Diplomarbeit von Stefan Rundstadler, welche die HYDAC finanzierte: Hier wurden Probleme, die durch Druckschwingungen in einer Pumpe entstanden, mit einem neuartigen Ventil gelöst. In diesem Jahr wird die Kooperation weiter ausgebaut und eine Dissertation von Lothar Kiltz im Bereich der Vorentwicklung für die Automobilindustrie finanziert.


Sie haben Fragen?
Dann setzen Sie sich bitte in Verbindung mit:
Professor Andreas Kugi
Lehrstuhl Systemtheorie und Regelungstechnik
Tel.: 0681- 302-64720; Email: andreas.kugi@lsr.uni-saarland.de

AG der Dillinger Hüttenwerke:
Ute Engel (Leiterin der Presse- und Öffentlichkeitsarbeit)
Tel: 06831-47-3011; Email: ute.engel@dillinger.biz

HYDAC:
Sylvia Piesta
Email: sylvia.piesta@hydac.com

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