Modellierung und Steuerung des thermischen Spritzprozesses mit Hilfe von zweistufigen statistischen Vorhersagemodellen

Hocheffiziente Prozesse zur Senkung des Ressourcenverbrauchs sind eine wachsende Herausforderung in der Beschichtungsindustrie. Neben der Optimierung von Beschichtungen ist die Vermeidung von Abweichungen der Schichteigenschaften ein besonderes Anliegen der Wissenschaft. Insbesondere bei Langzeitbeschichtungsprozessen kann es aufgrund von Umwelteinflüssen oder Bauteilverschleiß zu Abweichungen der Schichteigenschaften kommen. Diese Abweichungen können zu einem erhöhten Nachbearbeitungsbedarf bis hin zur Eliminierung beschichteter Werkstücke und damit zu erhöhten Produktionskosten und höherem Ressourcenbedarf führen. In diesem Beitrag wird die Entwicklung eines Vorhersagemodells zur Kontrolle der Schichteigenschaften während des Beschichtungsprozesses vorgestellt. Die Beschichtungseigenschaften werden in zwei Stufen mit Hilfe von Response-Surface-Modellen geschätzt. Die Partikeleigenschaften im Flug werden als Funktion der Parametereinstellungen und die Schichteigenschaften in Abhängigkeit von den Partikeleigenschaften im Flug modelliert. Das entstandene zweistufige Modell resultiert aus der Verknüpfung beider Modelle. Ziel der Entwicklung dieser Modelle ist eine Überwachung des Beschichtungsprozesses und die Anpassung der Prozessparameter bei einer Abweichung der Beschichtungsqualität in Abhängigkeit von den Partikeleigenschaften im Flug.