DE102022124328A1

DE102022124328A1 - Verfahren und Herstellungsanlage zur Herstellung von Werkstücken aus Fasermaterial

Info

Publication number: DE102022124328A1
Application number: DE102022124328.1A
Authority: DE
Inventors: Matthias Hausmann
Original assignee: Kiefel GmbH
Current assignee: Kiefel GmbH
Priority date: 2022-09-22
Filing date: 2022-09-22
Publication date: 2024-03-28

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Werkstücken aus Fasermaterial in einer Herstellungsanlage mit einer Steuerungseinheit und mindestens einem Stellglied und mindestens einem Produktsensor oder einer Produktmesseinheit, bereitstellend Produktmessdaten für mindestens eine Produktmessgröße zum Steuern und/oder Regeln, umfassend nachfolgende Herstellungsschritte:- Bereitstellen einer Pulpe als fließfähige Mischphase mit Fasermaterial;- Kontaktieren eines das Werkstück vorformenden Saugwerkzeugs mit der Pulpe;- Vorformen des Werkstücks mittels Ansaugen der Pulpe;- Pressen des angeformten Werkstücks in einer Pressstation mit einem Pressdruck zur Reduzierung eines Anteils der flüssigen Lösung im Werkstück und- Ausgabe des endgeformten Werkstücks, wobei die Auswerteeinheit aus den Produktmessdaten mind. einer Produktmessgröße für mindestens einen Zielwert Stellwerte generiert, die auf maschinellem Lernen (ML) und/oder künstlicher Intelligenz (KI), insbesondere mittels eines künstlichen neuronalen Netzes und/oder mind. einem Hidden-Markov-Modell basieren und wobei mind. einer der vorherigen Herstellungsschritte unter direkter oder mittelbarer Nutzung von Stellwerten durch die Steuerungseinheit erfolgt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellverfahren für Werkstücke aus Fasermaterial nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Herstellungsanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 16.
Im Stand der Technik sind Verfahren und Anlagen zur Herstellung von Werkstücken und Produkten aus Fasermaterial oder mit Anteilen an Fasermaterialen aus einer Pulpe bekannt.
So offenbart beispielsweise die WO 2021/73674 A2 eine solche Herstellungsanlage mit einer Vorformstation zum Anformen eines Produkts, einer ersten Pressstation zum ersten Formen eines Produkts und einer zweiten Pressstation, die als Heißpressstation ausgebildet ist, zum Endformen eines Werkstücks aus umweltverträglich abbaubarem Fasermaterial in einem Faserformprozess.
Eine hierzu verbesserte Herstellungsanlage und Herstellungsprozess offenbart die WO 2021/073672A1 , bei der zusätzlich das Aufbringen einer funktionalen Schicht oder eines Schichtsystems aus mehreren funktionalen Schichten und/oder ein Auftragen einer weiteren Schicht aus Fasermaterial auf eine zu beschichtende Oberfläche des Formteils erfolgt.
Bei diesen grundsätzlich sehr geeigneten Herstellungsanlagen und Verfahren hat sich gezeigt, dass es teilweise sehr aufwändig ist, eine definierte Qualität der Produkte und Werkstücke sicherzustellen, insbesondere bei hohen Leistungen. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine hinsichtlich der Einstellbarkeit von Qualität der Werkstücke und Produkte verbesserte Herstellungsanlage und Herstellungsverfahren vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von Werkstücken nach den Merkmalen des Anspruchs 1 und einer Herstellungsanlage für Werkstücke nach den Merkmalen des Anspruchs 16.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweiligen, zugehörigen Unteransprüchen angegeben.
Danach wird die Aufgabe gelöst, durch ein Herstellungsverfahren zur Herstellung von Werkstücken aus Fasermaterial in einer Herstellungsanlage mit zwei oder mehr Behandlungsstationen und/oder Behandlungsvorrichtungen, umfassend eine Steuerungseinheit und eine Auswerteeinheit, mindestens ein Stellglied und

- mindestens einen Prozesssensor oder eine Prozessmesseinheit, bereitstellend Prozessmessdaten für mindestens eine Prozessmessgröße und
- mindestens einen Produktsensor oder eine Produktmesseinheit an einem Erfassungsort, bereitstellend Produktmessdaten für mindestens eine das Werkstück und/oder Vorform des Werkstücks charakterisierende Produktmessgröße zum Steuern und/oder Regeln, umfassend nachfolgende Herstellungsschritte:
- - Bereitstellen einer Pulpe als fließfähige Mischphase mit Fasermaterial;
- - Kontaktieren eines die Werkstücke vorformenden Saugwerkzeugs mit der Pulpe;
- - Vorformen der Werkstücke mittels Ansaugens der Pulpe und/oder des Fasermaterials;
- - Pressen der angeformten Werkstücke in mindestens einer Pressstation mit mindestens einem Pressdruck zur Reduzierung eines Anteils der flüssigen Phase im Werkstück und
- - Ausgabe des endgeformten Werkstücks.

Hierbei werden mittels einer Auswerteeinheit aus den Produktmessdaten mindestens einer Produktmessgröße für mindestens einen Zielwert mindestens ein Stellwert und/oder ein angepasster Zielwert generiert und an die Steuerungseinheit übergeben. Der mindestens eine Stellwert und/oder der angepasste Zielwert wurde basierend auf mindestens einem der folgenden Steuerungsmodelle generiert:

a) Abhängigkeitslogiken, wie beispielsweise in Form von mathematischen Abhängigkeiten erster oder höherer Ordnung, (mathematischen) Algorithmen und/oder Abhängigkeitsregel und -zuordnungen, die insbesondere in tabellarischer Form gesammelt und gespeichert sind,
b) Maschinelles Lernen (ML),
c) Künstliche Intelligenz (KI),
d) Deep-Learning (DL),
e) Künstliche neuronale Netze und/oder
f) Hidden-Markov-Modell.

Dabei wird mindestens einer der vorherigen Herstellungsschritte unter direkter oder mittelbarer Nutzung des von der Auswerteeinheit derart ermittelten und übergebenen Stellwertes und/oder angepassten Zielwertes durch die Steuerungseinheit vorgenommen. Dabei kann die Steuerungseinheit den empfangenen Stellwert und/oder den empfangenen Zielwert direkt oder mittelbar zu Anwendung bringen. Vorliegend ist mit einer „Produktmessgröße“ jede Messgröße gemeint, die unmittelbar am oder vom Werkstück erfassbar ist und/oder vom Werkstück ausgeht. Ein „Produktmesswert“ ist analog zu verstehen. Weiterhin ist unter einer „Prozessmessgröße“ jede erfassbare Messgröße des Herstellungsverfahrens, der Herstellungsanlagen und/oder einer zugehörigen Behandlungsvorrichtung, Behandlungsstation, Werkzeug etc. gemeint, die keine „Produktmessgröße“ oder „Produktmesswert“ ist. Ein „Prozessmessewert“ ist analog zu verstehen.
Wenn vorliegend von „auswerten“, „Auswertung“, „erfassen“, „Erfassung“, unterschiedlichen „Daten“, „Größen“, „Werten“ und Vergleichbarem gesprochen wird, so sind, wenn nicht ganz ausdrücklich etwas Unterschiedliches ausgeführt wird, keine rein gedankliche, menschliche Tätigkeiten oder Vorgänge gemeint, sondern es sind prozessor- computer- und/oder softwarebasierte (technische) Verfahren und zugehörige Hardware gemeint.
Mit „Abhängigkeitsregel“ und „Abhängigkeitszuordnungen“ sind insbesondere Erfahrungswissen gemeint, welche sich als Wenn-Dann-Regeln (wenn-dann, wenn-nicht-dann, wenn-dann-nicht, wenn-nicht-dann-nicht) oder analoge Regeln oder Anweisungen beschreiben lassen und als solche als digitale Daten beschrieben wurden. Hierbei können diskrete (an oder aus), qualitative (etwas, geringfügig, weniger, mehr etc.) und/oder quantitative Mess-, Regel- und/oder Stellgrößen einfließen.
Mit direkt oder mittelbar ist gemeint, dass die Steuerungseinheit weitere Regeln zur Anwendung bringen kann, um beispielsweise eine Änderung zeitlich passend einzuplanen oder eben unmittelbar umzusetzen.
Die Generierung von Stellwerten kann permanent, phasenweise oder getaktet erfolgen, also für eine Zeitdauer oder mehrere definierte Zeiträume, wobei die Stellwerte nicht limitierend zu verstehen sind und meint neben konkreten Werten oder Bereiche von Werten auch Regeln, zum Beispiel von heuristischen Regeln, Kennkurven, mathematische Polynome, Algorithmen und/oder sonstige mathematische oder logische Zusammenhänge. Unter Stellwerten sind allgemein jegliche Steuer- und Regelungsgrößen des Herstellungsverfahrens oder der Herstellungsanlage zu verstehen, aber auch sonstige Warn- und Grenzwerte, die ggf. nur angezeigt und/oder aufgezeichnet werden.
Unter „Zielwert“ ist vorliegend ein Soll-Wert einer Produktmessgröße des Werkstücks zu verstehen. Hierbei kann der Zielwert das endausgeformte Werkstück betreffen oder eine Vorform des Werkstücks während der Herstellung. Nachfolgend wird verkürzt nur von „Werkstück“ gesprochen, was aber nicht einschränkend zu verstehen ist und wobei jegliche Vorform des Werkstücks während der Herstellung identisch oder in analoger Weise ebenfalls gemeint ist, wenn nicht etwas anderes ausgeführt wird.
Weiterhin meint „Stellglied“ jedes regel- und/oder steuerbare Element, wie beispielsweise motorische Antriebe, Ventile, Greifer, Verschlüsse etc., über die auf das Herstellungsverfahren, die Herstellungsanlage, eine Behandlungsstation und/oder eine Behandlungsvorrichtung direkt oder mittelbar Einfluss genommen werden kann.
Vorliegend ist unter „Behandlungsstation“ beispielsweise eine Pressstation (Vorpressstation, Hauptpressstation) oder eine Vorformstation zu verstehen und unter „Behandlungsvorrichtung“ beispielsweise eine der jeweiligen Vorrichtungen einer Behandlungsstation, wie beispielsweise das „Saugwerkzeug mit der Antriebseinheit“ als Vorrichtung für die Vorformstation.
Trotzdem werden die Begriffe „Behandlungsstation“ und „Behandlungsvorrichtung“ auch synonym verwendet und sollen entsprechend verstanden werden, wenn nicht ausdrücklich etwas Abweichendes ausgeführt wird.
Die Steuerungseinheit, die eine Steuer- und Regelungseinheit ist, nimmt über Steuer- und Regelungsdaten Einfluss auf das Herstellungsverfahren, wobei die „Steuer- und Regelungsdaten“ nachfolgend vereinfachend nur „Steuerungsdaten“ genannt werden. Weiterhin wird auch der Vorgang der „Steuer- und Regelung“ ebenfalls vereinfachend als „Steuerung“ bezeichnet. Die Steuerungsdaten können mit Stellwerten der Ausgabeeinheit identisch sein oder unter direkter oder mittelbarer Nutzung von Stellwerten der Ausgabeeinheit generiert worden sein.
Dabei ist die Trennung von Auswerteeinheit und Steuerungseinheit nicht zwingend, diese können auch in einer Einheit, insbesondere in einer Prozessoreinheit, gemeinsam ausgeführt werden und beispielsweise in der parallelen oder zeitlich versetzten Anwendung von getrennten mathematischen Prozessen und/oder Softwareprodukten bestehen. Es kann allerdings häufig vorteilhaft sein, alle oder einzelne Auswertungsschritte in einer von der Steuerungseinheit separaten Auswerteeinheit durchzuführen, um diese zum Teil sehr komplexen und teilweise zeitaufwändigen Auswerteschritte von der Verarbeitung der sonstigen Produktmessdaten des Herstellungsverfahrens oder der Herstellungsanlage zum Zwecke einer schnellen und sicheren Steuerung zu trennen. Mit Blick auf die Steuerungseinheit ist es für den Fachmann verständlich, dass diese in bekannter Weise aus gleichwertigen und/oder aus hierarchisch angeordneten Unter- oder Teilsteuerungen aufgebaut sein kann und ein oder mehrere Datennetze eingebunden sein können, die nach einem oder unterschiedlichen proprietären oder standardisierten Technologien ausgebildet sind. Insbesondere kann ein Vorteil darin bestehen, wenn die Steuerungseinheit und die Auswerteeinheit eine gemeinsame Einheit darstellen, insbesondere eine Prozessoreinheit darstellen.
Ganz allgemein ist es mittels des Verfahrens beabsichtigt, dass durch den Einsatz und/oder das Training der Steuerungseinheit dynamisch mindestens ein Stellwert und/oder ein Zielwert generiert wird, wodurch das Werkstück hinsichtlich mindestens eines seiner Produktmessgrößen und/oder das Herstellverfahren hinsichtlich mindestens eines Verfahrensschrittes optimiert wird.
Die vorstehend genannte Optimierung kann auch in einer verbesserten Einheitlichkeit einer Produktmessgröße bestehen, wie eine geringere Schwankung innerhalb der zulässigen Toleranzen.
Insgesamt kann ein Vorteil darin bestehen, wenn im Regelbetrieb des Herstellungsverfahrens von der Herstellungsanlage mindestens ein Teil der Produktmessdaten, insbesondere die für die Steuerung unmittelbar erforderlichen Produktmessdaten, direkt an die Steuerungseinheit gesendet werden und dieselben sowie ggf. weitere Produktmessdaten parallel und/oder nachlaufend an die Auswerteeinheit geleitet werden. Insbesondere kann ein Vorteil darin bestehen, wenn die Steuerungseinheit die gesendeten Steuerungsdaten an die Auswerteeinheit übermittelt.
Ein Vorteil für ein verbessertes Verfahren kann darin bestehen, wenn die direkte oder mittelbare Nutzung von Stellwerten durch die Steuerungseinheit

- voll- oder teilautomatisiert erfolgt und/oder
- in einem Handlungsvorschlag für einen Bediener erfolgt.

Auf diese Weise können vorteilhafte Effekte aus einer großen Anzahl von Produktmessdaten aus den unterschiedlichsten Produktmessgrößen für ein verbessertes Herstellungsverfahren nutzbar gemacht werden.
Ein Vorteil für ein verbessertes Verfahren kann darin bestehen, wenn die Auswerteeinheit aus den Produktmessdaten mindestens einer Produktmessgröße für einen Zielwert mindestens zwei Stellwerte generiert und an die Steuerungseinheit übergibt und wobei mind. einer der vorherigen Herstellungsschritte unter direkter oder mittelbarer Nutzung der mindestens zwei von der Auswerteeinheit an die Steuerungseinheit übergebenen Stellwerte durch die Steuerungseinheit erfolgt. Somit kann es vorteilhaft sein, wenn zur Verringerung der Oberflächenrauigkeit, erfasst durch den optischen Produktsensor nach der Pressstation, für das Saugwerkzeug die Ansaugdauer verlängert und die Stärke des Vakuums erhöht wird. Ein Vorteil für ein weiter verbessertes Verfahren kann darin bestehen, wenn

- der erste Stellwert die Veränderung mindestens eines Stellgliedes einer ersten Behandlungsstationen und/oder einer ersten Behandlungsvorrichtungen betrifft und
- mindestens ein zweiter Stellwert die Veränderung eines Stellgliedes einer zweiten Behandlungsstation und/oder einer zweiten Behandlungsvorrichtung betrifft. Somit kann es vorteilhaft sein, wenn als Produktmessgröße die Oberflächenfarbe des Werkstücks nach einer zweiten Pressstation, einer Heißpressstation, erfasst wird. Wird hierbei eine farbliche Abweichung erfasst, die auf einen zu hohen Temperatureintrag in der Heißpressstation schließen lässt, kann es vorteilhaft sein, wenn
- eine erste Stellgröße eine Verkürzung der Heißpressdauer in der benachbarten, stromaufwärts befindlichen Heißpressstation ist und
- eine zweite Stellgröße die Erhöhung des Vorpressdrucks in der stromaufwärts zur Heißpressstation befindlichen Vorpressstation ist.

Bei einem weiter verbesserten Verfahren kann vorgesehen sein, dass der mindestens eine Produktsensor und/oder die mindestens eine Produktmesseinheit zur Bereitstellung von Produktmessdaten für mindestens eine Produktmessgröße an einem Erfassungsort angeordnet ist, wobei mindestens ein Stellwert mindestens ein Stellglied einer Behandlungsstation und/oder einer Behandlungsvorrichtung betrifft, welche nicht am selben und/oder unmittelbar stromaufwärts (vor) dem Erfassungsort angeordnet ist.
Eine weitere Verbesserung des Verfahrens kann darin bestehen, dass ein weiterer Produktsensor und/oder eine weitere Produktmesseinheit zur Bereitstellung von Produktmessdaten für mindestens eine Produktmessgröße an einem weiteren Erfassungsort angeordnet ist, und wobei

- derselbe (erste) Stellwert für dasselbe (erste) Stellglied einer Behandlungsstation und/oder einer Behandlungsvorrichtungen betroffen ist und/oder
- mindestens ein weiterer Stellwert für mindestens ein weiteres Stellglied betroffen ist.

Hierbei kann in analoger Weise auch der jeweilige Herstellungsschritt statt der zugehörigen Behandlungsstation und/oder Behandlungsvorrichtungen gemeint sein. Somit könnte beispielsweise eine erste Produktmesseinheit stromabwärts zur zweiten Pressstation, einer Heißpressstation, angeordnet sein, die beispielsweise eine optische Werkstückerfassung und eine Wiegeeinheit umfasst.
Weiterhin kann beispielsweise eine zweite Produktmesseinheit zwischen der ersten Pressstation, einer Vorpressstation, und der zweiten Pressstation vorgesehen sein, die beispielsweise vor dem Verschließen und/oder nach dem Öffnen der Vorpresswerkzeuge eine berührungslose Temperaturmessung des Werkstücks und mittels eines Laserscanners eine Erfassung der Oberflächenkontur und/oder der Materialstärke als Produktmessgrößen vornimmt.
Somit kann beispielsweise zur Erreichung eines Zielwertes am ersten Erfassungsort nach der zweiten Pressstation die Auswerteeinheit der Steuerungseinheit einen angepassten Zielwert für den zweiten, weiteren Erfassungsort vorschlagen und dies ggf. in Kombination mit zwei oder mehr angepassten Stellwerten an der Vorformstation, der ersten Pressstation und/oder der zweiten Pressstation.
Ein weiterer Vorteil für ein verbessertes Verfahren kann darin bestehen, wenn mindestens ein Trainingsschritt vorgesehen ist, in dem die Auswerteeinheit und/oder das Steuerungsmodell bzw. die dem Modell zugrunde liegende Software, insb. das künstliche-neuronale Netz und/oder das Hidden Markov Modell durch Eingabe und Überwachung von Soll-Werten und/oder Soll-Wertebereichen trainiert werden.
Während dieses Trainingsschrittes, der auch Teach-in-Phase genannt wird, werden beispielsweise fiktive oder bereits bekannte (reale) Werte, Daten oder Zusammenhänge und/oder reine Messwerte der Vergangenheit eingebracht, die nachfolgend gemeinsam als Trainingsdaten für die KI-Software bezeichnet werden, die einzeln oder als Kombination genutzt werden, wie beispielsweise:

- Materialwerte oder Materialeigenschaften
- Grenzwerte oder Grenzbereiche
- Zulässige Toleranzen
- Messwerte oder Messwertverläufe von Produktmessdaten der Vergangenheit
- Gewünschte Optima oder Minima
- Zeitvorgaben, zeitliche Verläufe
- Steuer- und Regelungszusammenhänge
- mathematische Zusammenhänge oder Kennkurven oder sonstige
- eine Anzahl von Modellzuständen des Herstellverfahrens oder -anlagen oder Anlageteilen
- Wahrscheinlichkeitsverteilungen von einem oder mehreren der vorgenannten Trainingsdaten und/oder
- sonstige Erfahrungswerte.

Der Trainingsschritt unterscheidet sich von der ständigen Optimierung der Stellwerte einer Auswerteeinheit dadurch, dass diese der Auswerteeinheit bei nicht aktivem Herstellungsverfahren und/oder unabhängig von den Produktmessdaten eines aktiven, laufenden Herstellungsverfahrens zur Verfügung gestellt werden.
Die Trainingsdaten können auch Ausschlussdaten (Exclude-Daten) umfassen, die darin bestehen, dass Produktmessdaten der Qualität nach und/oder der Quantität nach als irrelevant und somit zukünftig als „nicht zu beachten“ ausgeschlossen werden, weil über einen statistisch relevanten Zeitraum und statistisch relevante Häufigkeiten von Vorkommnissen keine Korrelation beobachtet wurde.
Weiterhin kann ein Vorteil für das Herstellungsverfahren darin bestehen, dass die Auswerteeinheit zwei oder mehr Untereinheiten umfasst, welche jeweils unter Nutzung eines Steuerungsmodells bzw. einer entsprechenden Auswertesoftware arbeiten, wie bspw. einer ML-, DL- oder KI-basierten Auswertesoftware.
Hierbei empfängt jede Untereinheit Produktmessdaten eines Produktsensors und/oder einer Gruppe von Produktsensoren für mindestens eine Produktmessgröße und erstellt hieraus temporäre Stellwerte und/oder temporäre, angepasste Zielwerte, basiert auf dem jeweiligen Steuerungsmodell und leitet diese weiter, wobei temporäre Stellwerte, kommend von zwei oder mehr Untereinheiten, ausgewertet werden, insb. gemäß dem jeweiligen Steuerungsmodell ausgewertet werden, und - hieraus sekundäre Stellwerte gebildet werden, die nachfolgend weiter ausgewertet werden, insbesondere ML-, DL- oder KI-basiert ausgewertet werden und/oder - hieraus finale Stellwerte generiert und an die Steuerungseinheit versendet werden.
Auf diese Weise ist es möglich, dass spezielle ML, DL- und/oder KI-Auswertesoftwares zum Einsatz kommen, die hinsichtlich einer speziellen Produktmessgröße oder einer Auswahl von zwei oder mehr Produktmessgrößen spezialisiert sind. Das analoge gilt bei der alleinigen oder zusätzlichen Auswertung von Prozessmessdaten.
Dies könnte zum Beispiel eine KI-Auswertesoftware sein, die hinsichtlich der dreidimensionalen Auswertung von Oberflächenstrukturen optimiert ist und eine Korrelation mit einer ersten, begrenzten Anzahl von Produktmessdaten und/oder Auswertedaten einer Untereinheit gemeinsam auswertet.
So könnte es von Vorteil sein, die Oberflächenstruktur, Materialstärke und/oder Materialverteilung der Werkstücke nach dem Ansaugen, dem Vorpressen und/oder dem Haupt- oder Heißpressen kontaktlos mit einem 3D-Laserscanner oder einer CCD-Kamera zu erfassen und entsprechende Produktmessdaten zu generieren, die in einer entsprechenden KI-Auswertesoftware alleine oder gemeinsam mit den für den vorlaufenden Saug-, Form- und/oder Pressschritt relevanten Steuerungsdaten und/oder Produktmessdaten ausgewertet werden und nachfolgend entsprechende Stellwerte von dieser Untereinheit generiert werden.
Weiterhin könnte es von Vorteil sein, kontaktlos über die Strahlungs- oder Schallreflektion den Wassergehalt im Werkstück insbesondere nach dem Ansaugen und/oder dem Vorpressen zu bestimmen und wie vorgenannt mit weiteren relevanten Steuerungsdaten und/oder Produktmessdaten auszuwerten und die spezifischen KI-basierten Stellwerte durch die Untereinheit zu generieren.
In analoger Weise kann es vorteilhaft sein, nach einem der vorstehend genannten Form- und/oder Pressschritte ein Werkstück oder eine Gruppe von Werkstücken zu wiegen und eine analoge KI-basierte Auswertung der Produktmessdaten mit weiteren Produktmessdaten einer anderen Produktmessgröße vorzunehmen.
Vorteilhafterweise kann ein analoger Trainingsschritt für eine Untereinheit erfolgen, wie vorstehend für die Auswerteeinheit beschrieben.
Ganz allgemein kann die KI-basierte Software mit der zugehörigen Auswerteeinheit oder deren Untereinheiten als kaskadierende KI oder als eine mindestens abschnittsweise vermaschte, gleichberechtige KI ausgebildet sein.
Für das vorstehend genannte Verfahren kann ein weiterer Vorteil darin bestehen, wenn einzelne oder eine definierte Anzahl von Untereinheiten Produktmessdaten von Produktsensoren und/oder einer Produktsensorgruppe unterschiedlicher Produktmessgrößen empfängt und hieraus KI-basiert temporäre Stellwerte generiert und weiterleitet.
Hierbei kann die Produktsensorgruppe auch durch eine sachliche oder räumliche „Reichweite“ oder sinnhafte „Zugehörigkeit“ gebildet sein, indem über Erfahrungswerte positive oder negative Vorfestlegungen getroffen werden und somit die Komplexität der Datenbearbeitung der Auswerteeinheit verringert wird.
Alternativ oder zusätzlich kann ein Vorteil für das Verfahren auch darin bestehen, dass die mind. eine Untereinheit ein Fuzzy-Regler ist, der mindestens ein Stellglied und/oder eine Gruppe von Stellgliedern mittels einer Fuzzy-Regelung betreibt. Hierbei besteht der Vorteil insbesondere darin, dass durch eine Aufteilung der Fuzzy-Regelung in einzelne, unabhängige Fuzzy-Regler mit unterschiedlichen Aufgaben verhindert werden kann, dass die Fuzzy-Regelung insgesamt durch zu viele linguistische Regeln und Werte überlastet wird und ein zu komplexes künstliches neuronales Netz erforderlich wird.
Insgesamt korreliert die jeweilige Produktmessgröße mit dem entsprechenden Produktsensor oder der Produktsensorart als Synonym für die Produktmessgröße.
Insgesamt kann bei dem Verfahren ein Vorteil darin bestehen, wenn die Produktmessdaten mindestens eine der folgenden Produktmessgrößen betreffen:

1. das Gewicht (Masse) mindestens eines Werkstücks, einer Werkstückgruppe oder mindestens eines Werkstückstapels, wobei das Gewicht auch lagenweise erfasst werden kann, wenn Werkstücke in der Waage lagenweise gestapelt und anschließend abtransportiert werden,
2. die Feuchte und/oder der Feuchteanteil eines Werkstücks, die insbesondere berührungslos erfasst werden,
3. die Oberflächenbeschaffenheit des Werkstücks, bezüglich
- - der physikalischen Eigenschaften, wie Abstrahlung, elektrischer Leitwert etc.;
- - der geometrischen Eigenschaften, wie Rauigkeit, Gleichmäßigkeit etc. und/oder
- - der optischen Eigenschaften eines Werkstücks, wie Farbe, Leuchtkraft, Grauwert, Gleichmäßigkeit der Farb-/Grauwerte, das von dem Feststoff, insb. der Faser(-mischung) abhängige Erscheinungsbild etc.,
4. die Wanddicke und der Wanddickenverlauf eines Werkstücks, auch Wandstärke genannt,
5. die Produktsteifigkeit (Festigkeit),
6. die Zykluszeit und/oder die Anlagenleistung,
7. die Materialdichte,
8. die Temperatur, insb. Oberflächentemperatur eines Werkstücks, die vorteilhafterweise berührungslos erfasst wird,
9. das Design und die Geometrie (3D) eines Werkstücks, wie die Abmessungen, Kantengeometrien, Topografie der Oberfläche etc. sowie der Abgleich mit den Design- und Geometrievorgaben.

Insgesamt kann bei dem Verfahren ein Vorteil darin bestehen, dass die Prozessmessgrößen mindestens eine der nachstehenden Untergruppen betreffen:

Medienwerte wie beispielsweise mind. einer der folgenden Werte:
- • Volumenstrom,
- • Druck und/oder Druckdifferenz,
- • Trübung und/oder Feststoffanteil bspw. in der Pulpe oder in Vorlagebehältern für die Pulpe,
- • Elektrische Leitfähigkeit,
- • Chemische Konzentrationen von Inhaltsstoffen,
- • Temperatur von Fluiden oder Werkstücken,
- • elektrische Verbräuche und/oder Leistungsaufnahme von Aggregaten,
- • Füllgrad von Vorlagetanks und/oder Verfügbarkeit von Prozessmedien,
- • Feststoffanteil in der Pulpe,
- • Feststoffkonzentrationen unterschiedlicher Feststoffanteile in der Pulpe und/oder
- • Faserlängen (mittlere), Faserlängenverteilung in der Pulpe;

Anlagenwerte wie beispielsweise mind. einer der folgenden Werte:

• Dauer einer Einwirkung einer Behandlungsvorrichtung und/oder eines Mediums, wie bspw. die Ansaugdauer, die Pressdauer und/oder Absaugdauer,
• Verweilzeit des Saugwerkzeuges in der Pulpe,
• Vakuumniveau/-stärke des Saugwerkzeuges,
• (Press-)Druck einer Behandlungsvorrichtung,
• Oberflächentemperatur bspw. einer Behandlungsvorrichtung,
• Vibration und/oder Schallemission,
• Drehzahl,
• Einsatzhäufigkeit und/oder Einsatzdauer,
• Zykluszeit und/oder Anlagenleistung und/oder
• Konstruktionseinflüsse einer Behandlungsvorrichtung, auch bauartbedingte Einflüsse;

Umweltwerte wie beispielsweise mind. einer der folgenden Werte:

• Werte der Atmosphäre,
• Tageszeit,
• Personalspezifische Werte, wie beispielsweise,
• Qualifizierungsstand und/oder
• Berechtigungsumfang.

Insgesamt ist es vorteilhaft, wenn beim Einsatz von Steuerungsmodellen sowohl Produktmessdaten und Prozessmessdaten beachtet werden, insbesondere für einen Produktmesswert und mindestens zwei Prozessmessdaten beachtet werden. Hierbei ermöglicht insbesondere der Einsatz einer ML, DL und/oder KI-basierten Software es, auch bei sehr vielen Produktmessgrößen und/oder vielen Kombinationen von Prozess- und/oder Produktmessgrößen das sehr große Feld von Einflussfaktoren, Zusammenhängen und direkten oder indirekten Abhängigkeiten zu identifizieren, die ein einzelner Bediener einer Maschine oder einer Anlage nicht als im Zusammenhang stehend identifizieren kann.
Weiterhin kann ein Vorteil für das Verfahren darin bestehen, dass das Pressen der Werkstücke mindestens zweistufig erfolgt, indem das angeformte Werkstück in einer Vorpressstation mit einem Vorpressdruck zur Reduzierung eines Anteils der flüssigen Lösung im Werkstück vorgepresst wird (erste Pressstation) und nachfolgend ein weiteres Hauptpressen (zweite Pressstation), insb. ein Heißpressen, des vorgepressten Werkstücks mit einem weiteren Hauptpressdruck, insb. Heißpressdruck, zur Endformung des Werkstücks erfolgt. Beim Haupt- oder Heißpressen in einer Haupt- und/oder Heißpressstation (zweite Pressstation) erfolgt eine weitere Reduzierung des Anteils der flüssigen Phase im Werkstück. Stromabwärts erfolgt die Ausgabe des endgeformten Werkstücks.
Optional können sich weitere Bearbeitungsschritte zur Endbearbeitung, Befüllung und/oder Dekoration anschließen. Die Endbearbeitung kann in einer mindestens einfachen Beschichtung oder Materialentfernung (Schneiden, Stanzen, etc.) bestehen.
Ein weiterer Vorteil für das Verfahren kann darin bestehen, dass ein Herstellungsschritt ein Inspektionsschritt für die Werkstücke ist, wobei ein solcher nach dem Pressen erfolgt, insb. nach

- dem Vorpressen in einer ersten Pressstation und/oder
- dem Hauptpressen und/oder Heißpressen in einer zweiten Pressstation und wobei Produktmessdaten von mindestens einer Produktmessgröße an die Auswerteeinheit oder eine Untereinheit der Auswerteeinheit übermittelt werden.

Der Inspektionsschritt kann insbesondere kontaktlos erfolgen und eine Mehrzahl von Produktmessgrößen ein oder mehrere Werkstücke umfassen, wie beispielsweise Gewichte, Feuchte, Form, Oberflächenbeschaffenheit und/oder Temperatur des vorgeformten und/oder vorgepressten Werkstücks.
Insbesondere kann bei einer vorteilhaften Verfahrensvariante ein Inspektionsschritt für die Werkstücke nach dem Vorpressen und nach dem Haupt- und/oder Heißpressen erfolgen.
Schließlich kann ein Vorteil für das Verfahren oder bei einer Variante des Verfahrens darin bestehen, dass als Trainingsdaten und/oder mittels der Auswertedaten Sonderfälle oder Sonderregeln definiert sind, bei denen von einem Bediener eine manuelle Eingabe oder Freigabe erforderlich ist.
Solche Sonderfälle könnten die Fortführung des Herstellungsverfahrens sein, wenn ggf. nur noch eine sehr geringe Anzahl von Werkstücken einer Charge zu produzieren ist und eine direkte Bewertung und/oder Einstellung der Steuerungsdaten (Stellwerte) erforderlich ist, die nicht automatisch durch die Steuerungseinheit und/oder mittelbar von der Auswerteeinheit vorgenommen werden dürfen.
Bei einer Verfahrensvarianten kann vorgesehen sein, dass die Prozessmessdaten im Wesentlichen der Steuerungseinheit zugeleitet werden und die Produktmessdaten im Wesentlichen der Auswerteeinheit zugeleitet werden.
Es kann allerdings eine Verbesserung darin bestehen, wenn die Produktmessdaten mindestens teilweise auch direkt an die Steuerungseinheit geleitet und von dieser unmittelbar zu Steuer- und Regelung der Herstellungsanlagen und/oder des Herstellungsverfahrens genutzt werden.
Zur umfassenden Beachtung aller Einflussfaktoren kann insbesondere ein Vorteil darin bestehen, wenn der Auswerteeinheit Prozess- und Produktmessdaten vollständig oder weitgehend vollständig für eine gemeinsame Auswertung nach beispielsweise einem der Steuerungsmodelle zugeleitet werden.
Von der Erfindung ist weiterhin eine Herstellungsanlage zur Herstellung von Werkstücken aus Fasermaterial, insb. umweltverträglichem Fasermaterial, umfasst. Diese Herstellungsanlage umfasst:

▪ Eine Steuerungseinheit und eine Auswerteeinheit, mindestens ein Stellglied und
▪ mindestens einen Prozesssensor und/oder mindestens eine Prozessmesseinheit zur Bereitstellung von Prozessmessdaten zum Steuern und/oder Regeln der Herstellungsanlage;
▪ mindestens einen Produktsensor oder eine Produktmesseinheit zur Bereitstellung von Produktmessdaten für mindestens eine Produktmessgröße zum Steuern und/oder Regeln der Herstellungsanlage;
▪ mindestens einen Vorlagetank zur Bereitstellung einer Pulpe als fließfähige Mischphase mit Fasermaterial;
▪ mindestens ein an einer Antriebseinheit angebrachtes Saugwerkzeug mit einer Form, die an eine Kontur des herzustellenden Werkstückes angepasst ist, wobei die Antriebseinheit dazu ausgestaltet ist, das Saugwerkzeug mit der Pulpe zu kontaktieren und das Werkstück im Saugwerkzeug vorzuformen;
▪ mindestens eine Pressstation zum Pressen des angeformten Werkstücks mit einem Pressdruck zur Reduzierung eines Anteils der flüssigen Lösung im Werkstück; und einer Ausgabeeinheit zur Ausgabe des endgeformten Werkstücks.

Hierbei können vorteilhafterweise die Antriebseinheit und das Saugwerkzeug eine Vorformstation darstellen und/oder Teil einer solchen Vorformstation sein. Diese kann weiterhin den Vorlagetank zur Bereitstellung der Pulpe ganz oder teilweise umfassen, insbesondere einen offenen Vorlagetank zum Kontaktieren der Pulpe mit dem Saugwerkzeug.
Bei der Herstellungsanlage ist weiterhin eine Auswerteeinheit mit einer Prozessoreinheit und einer Auswertesoftware vorgesehen, wobei die Auswerteeinheit unter Nutzung der Prozessoreinheit und der Auswertesoftware ausgebildet ist und entsprechende elektronische und mikroelektronische Bauteile umfasst, um aus Produktmessdaten mind. einer Produktmessgröße für mindestens einen Zielwert mindestens einen zugehörigen Stellwert und/oder einen angepassten Zielwert zu generieren, der auf mindestens einem der hierin genannten Steuerungsmodelle basiert. Der mindestens eine Stellwerte und/oder der angepasste Zielwert wird an die Steuerungseinheit übermitteln, wobei die Steuerungseinheit ausgebildet ist, um aus dem mindestens einen von der Auswerteeinheit übermittelten Stellwert und/oder dem angepassten Zielwert unmittelbar oder mittelbar Steuerungsdaten zu generieren.
Insbesondere ist eine Auswerteeinheit mit einer Prozessoreinheit und einer Auswertesoftware vorgesehen, die Stellwerte mittels mindestens eines künstlichen neuronalen Netzes generiert und/oder deren Softwareprozesse und -programme auf mind. einem Hidden-Markov-Modell basieren.
Hierbei kann dann sowohl die Prozessoreinheit aus mehreren Unterprozessoren ausgebildet sein und/oder die Auswertesoftware aus einer Mehrzahl von direkt oder mittelbar zusammenwirkenden Teilen von Auswertesoftwares bestehen.
Hierbei ist „Behandlungsvorrichtung“ weit auszulegen, so dass üblicherweise eine Herstellungsanlage zwei oder mehr Behandlungsvorrichtungen umfasst. Hierbei sind beispielsweise unter „Behandlungsvorrichtungen“ die Pressstationen, die Vorformstation und/oder deren jeweilige Werkzeuge oder Werkzeugmaschinen zu verstehen.
Ein Verbesserung der Herstellungsanlage kann darin bestehen, dass die Pressstation mindestens aus zwei Teilpressstationen besteht,

- einer Vorpressstation in der das angeformte Werkstück mit einem Vorpressdruck zur Reduzierung eines Anteils der flüssigen Lösung im Werkstück vorgepresst wird und
- einer weiteren Hauptpressstation, insb. einer Heißpressstation, in der das vorgepresste Werkstück mit einem weiteren Hauptpressdruck, insb. Heißpressdruck, zur Endformung des Werkstücks und zur weiteren Reduzierung, insb. finalen Reduzierung, des Anteils der flüssigen Lösung im Werkstück gepresst und/oder erwärmt wird.

Vorteilhafterweise ist der Druck zum Formen des Werkstücks in der Heißpressstation (zweite Pressstation) höher als der Druck in der Vorpressstation (erste Pressstation).
Eine weitere Verbesserung der Herstellungsanlage kann darin bestehen, dass mind. eine Produktmesseinheit an einem Erfassungsort für die Werkstücke vorgesehen ist, welche stromabwärts zur Pressstation angeordnet ist, insb. stromabwärts

- zur Vorpressstation und/oder
- zur Hauptstation.

Bei einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Produktmesseinheit auch eine Prozessmesseinheit ist. Beispielsweise können berührungslos an einem Erfassungsort von derselben Messeinheit die Oberflächentemperatur des Werkstückes und die Oberflächentemperatur der inneren Werkzeugflächen des Presswerkzeuges erfasst werden.
Alternativ kann beispielsweise in einem Schritt die Oberflächenstruktur des in einem Werkzeug gehaltenen Werkstücks mittels eine 3D-Lasersensors gescannt werden und die Produktmesswerte an die Auswerteeinheit gesendet werden. Nach dem Entlassen des Werkstücks aus dem Werkzeug können mit demselben 3D-Lasersensor die Oberflächenstruktur und/oder der Verschmutzungsgrad des leeren Werkzeuges erfasst werden und diese Prozessdaten ebenfalls der Auswerteeinheit und/oder der Steuerungseinheit zugeleitet werden.
Insbesondere kann eine Verbesserung der Herstellungsanlage darin bestehen, dass die Herstellungsanlage ausgebildet ist und entsprechende Komponenten und Einheiten umfasst, um das vorstehend genannte Verfahren und in den unterschiedlichen Varianten und Ausführungsformen beschrieben und hierin gezeigte Verfahren zur Herstellung von Werkstücken aus Fasermaterial durchzuführen.
Alle Aspekte und Vorteile, die hierin für das Herstellungsverfahren beschrieben wurden, gelten unmittelbar oder in analoger Weise auch für die Herstellungsanlage und umgekehrt.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nun anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung des Herstellverfahrens und die Herstellungsanlage in einer ersten Ausführungsform,
2 eine zweite Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung von Werkstücken und
3 einen Steuer- und Regelungskreis.

Die 1 zeigt eine Ausführungsform des Herstellungsverfahrens 100 und der Herstellungsanlage 110 zur Herstellung von Werkstücken 150 aus einem Fasermaterial. Die Herstellungsanlage 110 umfasst eine Vorformstation 112, eine erste Pressstation 114, eine zweite Pressstation 116, eine Konfektionierungseinheit 118 und einen Ausleitförderer 120. Als Teil der Vorformstation 112 ist ein Vorlagetank 122 umfasst. Die erste Pressstation 114 umfasst eine Robotereinheit 124, an welcher ein die Werkstücke 150 vorformendes Saugwerkzeug 126 angeordnet und geführt ist. Die Konfektionierungseinheit 118 kann bedarfsweise ein oder mehrere Funktionen umfassen, wie Beschichtung, Schneiden, Stapeln und/oder Verpacken. Über die Ausleitförderer 120 werden die so konfektionierten Werkstücke 150 oder Werkstückstapel ausgeleitet.
Zur Vorformung von Werkstücken 150 wird das Saugwerkzeug 126 in den mit einer Fasermaterial enthaltenden Pulpe als wässrige Phase gefüllten Vorlagetank 122 abgesenkt und eine definierte Schicht an feuchtem Fasermaterial an die Kontur des siebartigen Saugwerkzeuges 126 mittels der Vakuumpumpe 123 angesaugt. Nachfolgend wird diese definierte Schicht entwässert und vorgepresst in der ersten Pressstation 114. Dies erfolgt bei einer Temperatur im Bereich von 30°C bis 80°C und einem Druck im Bereich von 0,2 N/mm² bis 0,3 N/mm². Anschließend erfolgt, nach Überleitung der vorgeformten Werkstücke 150 in ein Heißpresswerkzeug 134 einer zweiten Pressstation 116, die finale Ausformung der Werkstücke 150. Diese zweite Pressstation 116 ist hierbei als Haupt- oder Heißpressstation ausgebildet.
Die Ausformung in der zweiten Pressstation 116 erfolgt bei einem (Haupt-)Druck im Bereich von 0,5 N/mm² bis 2,0 N/mm² und einer Temperatur von 150°C bis 250°C. Dieses Verfahren ist dem Grunde nach bekannt. Bei einer nicht dargestellten Variante des Verfahrens erfolgt die finale Ausformung der Werkstücke 150 in einem einzigen Heiß- und Pressschritt, was in der Regel energetisch allerdings sehr aufwändig ist. Die Herstellungsanlage 110 weist eine Vielzahl von Stellgliedern 128 auf, wobei im vorliegenden Beispiel nur die Antriebe 130 der Pressstationen 114, 116 und die Vakuumpumpe 132 als Stellglieder 128 ausgewiesen sind. Weiterhin ist eine Steuerungseinheit 200 und eine Auswerteeinheit 300 vorgesehen.
Die Steuerungseinheit 200 empfängt Prozessmessdaten 218 aller relevanten Stellglieder 128 und mindestens einen Teil der Produktmessdaten 202 der Produktsensoren 204, 136, wobei exemplarisch nur die Datenverbindung der Prozessmessdaten 218 zur zweiten Pressstation 116 und zur Robotereinheit 124 dargestellt sind. Die Steuerungseinheit 200 sendet Steuerungsdaten 206 zur zweiten Pressstation 116, wie deren Antrieb 130 für das Heißpresswerkzeug 134 und natürlich zu einer Vielzahl weiterer, nicht dargestellten Stellglieder 128.
Weiterhin ist eine Auswerteeinheit 300 umfasst, die ebenfalls Prozessmessdaten 218 von der zweiten Pressstation 116 und deren Antriebe 130 empfängt und zusätzlich erhält die Auswerteeinheit 300 Produktmessdaten 202 als topografische Werte von einem optischen Produktsensor 204, der als 3D-Lasersensor ausgebildet ist und einen Erfassungsort nach der zweite Pressstation 116 hat. Weiterhin erhält die Auswerteeinheit 300 von der Wiegeeinheit 136 Gewichtsdaten der ausgeformten Werkstücke 150 als weitere Produktmesswerte 202.
Die Prozessoreinheit 304 der Auswerteeinheit 300 ist in nicht dargestellter Weise mit einer auf KI-basierenden Auswertesoftware ausgestattet und weist mindestens ein geeignetes Speichermedium 306 auf, auf welchem auch Trainingsdaten und Auswertedaten mindestens zeitweise gespeichert werden können. Die Auswerteeinheit 300 ist weiterhin ausgestattet mit einer KI-basierten Auswertesoftware, die von der Prozessoreinheit 304 angewendet wird, um unter anderem Iterationsdaten 208 von theoretischen Szenarien und Modellsituationen des Herstellungsverfahrens 100 oder der Herstellungsanlage 110 zu simulieren. Der Steuerungseinheit 200 werden von der Auswerteeinheit 300 Auswertedaten 210 zur Verfügung gestellt, die vollständig oder teilweise aus den direkt eingegangen Produktmessdaten 202 des optischen Produktsensors 204, der Wiegeeinheit 136 und/oder den Prozessmessdaten 218 der Antriebe 130 der zweite Pressstation 116 und ggf. zusätzlich aus den Iterationsdaten 208 abgeleitet wurden.
Die Steuerungseinheit 200 ist mit einem Leitsystem 400 datenleitend verbunden, das beispielsweise ein Manufacturing Execution System (MES) oder ein Enterprise Resource Planning System (ERP) sein kann.
In der 2 ist eine zur 1 analoge Herstellungsanlage 110 dargestellt, so dass die Bezüge nachfolgend nicht vollständig wiederholt werden, da diese dieselbe Bedeutung habe. Zusätzlich zur Darstellung der 1 weist die Herstellungsanlage 110, und damit auch das Herstellungsverfahren, eine Speicherstation 140 auf, die ebenfalls mit der Steuerungseinheit 200 und der Auswertungseinheit 300 verbunden ist. Die Speicherstation 140 umfasst einen Speichertank 142 der über die Medienleitung 148 und die eingebundene Pumpe 148 mit der Vorformstation 112 und insbesondere dem Vorlagetank 122 verbunden ist.
Der Speichertank 142 weist einen Füllstandsensor 146 auf, mittels welchem der Füllstand des Speichertanks 142 und der zeitliche Verlauf der Füllstandänderung gemessen werden können. Als Zuläufe sind ein Feststoffzulauf 152 und eine Wasserzuleitung 154 an den Speichertank 142 angeschlossen.
Die Auswerteeinheit 300 umfasst insgesamt vier Untereinheiten 302, wovon

- eine erste Untereinheit 302 mit dem optischen Produktsensor 204 verbunden ist und mittels einer KI-basierte Auswertesoftware diese topografischen Produktmessdaten 202 zusammen mit weniger komplexen Prozessmessdaten 218, wie der Leistungsaufnahme des Antriebs 130 oder der Temperatur des Heißpresswerkzeuges 134, auswertet,
- eine zweite Untereinheit 302, die mit der Wiegeeinheit 136 verbunden ist und mittels einer KI-basierte Auswertesoftware diese Produktmessdaten 202 zusammen mit weiteren Prozessmessdaten 218 auswertet und
- eine dritte Untereinheit 302, die sachlich der Speicherstation 140 zugeordnet ist und mittels einer KI-basierten Auswertesoftware alle Prozessmessdaten 218 der Speichereinheit 140 auswertet, wie insbesondere die Leistungsaufnahme und den Energieverbrauch der Pumpe 144, den Füllstand über den Füllstandsensor 146 des Speichertanks 142 und den Füllstand am Vorlagetank 122 über einen dortigen, weiteren Füllstandsensor 146.

Zudem kann diese KI-basierte Auswertesoftware ausgebildet sein, um Prozessmessdaten 218 auszuwerten, die die Feststoffe betreffen, wie bspw. Chargen, Hersteller, Lieferanten, Faserlänge, Fasermaterial, Konzentrationen. Diese Prozessmessdaten 218 können auch als Datensatz aus bspw. Herstellerangaben oder im Labor gemessenen Daten digital empfangen und/oder aus einem Datenspeicher abgerufen werden.
Die zweite und dritte der vorgenannten Untereinheiten 302 stehen gleichberechtigt auf einer Ebene und leiten temporäre Stellwerte 214 in einer Art kaskadierender KI an die erste Untereinheit 302, die wiederum diese temporären Stellwerte 214 gemeinsam mit den selbst erhaltenen Prozessmessdaten 218 und/oder Produktmessdaten 202 auswertet und diese als sekundäre Stellwerte 216 an die vierte, in der Hierarchie am höchsten stehende, Untereinheit 302 weiterleitet. Die Hierarchie ergibt sich dabei aufgrund der Nähe zur Steuerungseinheit 200. In der 2 wurde aus Übersichtsgründen darauf verzichtet, die Auswerteeinheit 300 optisch zusammenzufassen. Die vierte Untereinheit 302, die nur die sekundären Stellwerte 216 erhält und hieraus (finale) Stellwerte 210 für die Steuerungseinheit 200 generiert, könnte auch als Kopfeinheit der Auswerteeinheit 300 bezeichnet werden.
In der 3 ist der erfindungsgemäße Steuer- und Regelungskreis gezeigt. Bei bekannten Herstellungsverfahren und Herstellungsanlagen 110 werden die Prozessmessdaten 218 bei der Herstellung von Werkstücken 150 von Behandlungsvorrichtungen/-stationen 112, 114, 116, 118, 120 (s. 1, 2) ermittelt und/oder von Stellgliedern 124 erfasst und der Steuerungseinheit 200 zugeleitet. Diese ermittelt hieraus anschließend geeignete Steuerungsdaten 206 aufgrund von bekannten Abhängigkeiten und/oder Algorithmen und versendet diese an die Herstellungsanlage 110 bzw. in den Herstellungsprozess. Dabei kann an einem Entscheidungsgate 308 eine Entscheidung erfolgen, ob die Steuerungsdaten 206 als neue Parameter, Hinweise oder in einer sonstigen Form einem Bediener 410 als Handlungsanweisung 412, beispielsweise auf einem Monitor, zur Verfügung gestellt werden oder unmittelbar als Steuerungsdaten 206 der Herstellungsanlage 110 bzw. dem zugehörigen Herstellungsverfahren zugeführt und dort angewendet werden.
Üblich sind noch in gewissem Umfang Endkontrollen der Werkstücke 150, wobei Produktmessdaten 202 ermittelt werden, was auch mittels Stichproben erfolgen kann, die in einem Labor durchgeführt werden oder durch menschliche Inaugenscheinnahme. Ist herbei der Fall, dass diese Produktmessdaten 202 in einem definierten Wertebereich sind, werden die Werkstücke 150 ausgeleitet und konfektioniert.
Erfindungsgemäß ist dieser Steuer- und Regelungskreis erweitert, indem eine Auswerteeinheit vorgesehen ist, wobei der Auswerteeinheit 300 die Produktmesswerte 202 von den hier dargestellten zwei Produktsensoren, nämlich einem optischen Produktsensor 204 und einer Wiegeeinheit 136, zugeleitet werden. Von einer umfassten Prozessoreinheit 304 der Auswerteeinheit 300 werden diese Produktmesswerte 202 mittels eines Steuerungsmodells ausgewertet, das vorliegend auf Basis von maschinellem Lernen (ML) und/oder einer künstlichen Intelligenz (KI) erfolgt. [Du hast ML und KI vorher schon ohne Erläuterung verwendet] In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Auswerteeinheit Teil der Steuerungseinheit.
In der Auswerteeinheit erfolgt insbesondere die Bewertung der Produktmessdaten und gegebenenfalls weiterer Prozessmessdaten 218, die Auswertung, die Vereinfachung und eine nachfolgende Festlegung einer manuellen oder automatischen Handlungsempfehlung (Steuerungsbefehl). Dieser Closed-Loop wird idealerweise in Echtzeit durchlaufen, wobei auch Lern- und/oder Beobachtungsphasen vorgesehen sein können, um beispielsweise eine große Anzahl von Prozess- und Produktmessdaten, bspw. aus der Historie, auszuwerten und/oder eine gewisse Verschiebung und Drift über die Zeit erfassen und geeignet auswerten zu können.
Vorliegend wurden insbesondere die folgenden Abhängigkeiten von Produktmessgrößen zu Prozessmessgrößen identifiziert. Die Produktmessdaten bzw. die Produktmessgröße

1. Gewicht (Masse) ist abhängig und kann beeinflusst werden durch die folgenden Prozessmessgrößen:
- ◯ Ansaugzeit der Pulpe durch das Saugwerkzeug in der Vorformstation über eine Ventilsteuerung, wobei die Ansaugzeit im Bereich von 0,5s - 3 s liegt;
- ◯ Vakuumniveau im Saugwerkzeug, das über beispielsweise ein Proportionalventil gesteuert wird und im Bereich von 100% - max. 25 % liegt;
- ◯ Dauer der Kontaktierung des Saugwerkzeugs mit bzw. in der Pulpe, die im Bereich von 0,5 s - 2 s vor nach der Ansaugzeit liegt und
- ◯ Feststoffanteil in der Pulpe, der im Bereich von 0,1 % - 2 % an Trockengehalt liegt; und
- ◯ weiterhin hat der Produktmesswert „Feuchte“ Einfluss auf den Produktmesswert „Gewicht“, der gemäß dem folgenden Punkt 2 beeinflusst werden kann.
2. Feuchte(-anteil) eines Werkstücks ist abhängig und kann beeinflusst werden durch die folgenden Prozessmessgrößen:
- ◯ Temperatur (Anlagenwert) in der zweiten Pressstation (Heißpresse), die im Bereich von 150°C - 250°C liegt,
- ◯ Dauer des Verschlusses (Anlagenwert) der Presswerkzeuge (Heißpresswerkzeuge) der zweiten Pressstation als Trocknungsdauer, die im Bereich von 5s - 40s liegt und/oder
- ◯ Art der Heizung in der zweiten Pressstation (Heißpresse) als direkte oder indirekte Heizung, wie bspw. Plattenheizung (Konstruktionseinfluss) und
- ◯ weiterhin haben die folgenden Produktmesswerte Einfluss:
  - ▪ Wanddicke (Wandstärke) auf den Produktmesswert Feuchte, die gemäß Punkt 4 beeinflusst werden kann und wobei die Wanddicke (Wandstärke) im Bereich von 0,4mm - 1,2mm liegt und insbesondere über die Dauer der Ansaugung und durch das Design des Saug- und/oder Pressewerkzeuges beeinflusst wird;
  - ▪ Feuchte des Werkstücks nach der ersten Pressstation (Vorpressung) hat Einfluss auf den Produktmesswert Feuchte nach der zweiten Pressstation, wobei die Feuchte nach der ersten Pressstation im Bereich einer Pressdauer (Presszeit) von 1s - 30s liegt und/oder
  - ▪ Wanddicke und Wanddickenverteilung, auch Materialverteilung, im Werkstück nach der zweiten Pressstation, die gemäß Punkt 4 beeinflusst werden kann und quer über die Werkzeugoberfläche und/oder Kavitäten eine Streuung im Bereich von +/- 25% Streuung nicht überschreiten soll, wobei die Messung vorteilhafterweise mittels Durchlicht vorgenommen wird.
3. Oberflächenbeschaffenheit des Werkstücks bezüglich Rauheit, Verfärbung, optischem Erscheinungsbild (auch Flecken) und Delamination ist abhängig und kann beeinflusst werden durch die folgenden Prozessmessgrößen:
- ◯ (Press-)Druck in der zweiten Pressstation (Heißpresse) beeinflusst die Gleichmäßigkeit (geringe Rauheit) der Werkstoffoberfläche und liegt im Bereich von 0,5 - 2 N/cm² und zusätzlich beeinflusst der (Press-)Druck auch die Produktmessgrößen Wandstärke und Produktstabilität, wobei höhere Drücke nachteilig für die Delamination sind, d.h. hohe (Press-)Drücke erhöhen die Delamination;
- ◯ Temperatur und Dauer der Temperatureinwirkung als Trocknungszeit in der zweiten Pressstation (Heißpresse) beeinflussen das farbliche Erscheinungsbild, wobei zu hohe Temperaturen und/oder eine zu lange Temperatureinwirkung Verfärbungen erzeugen, die von gelb bis braun reichen und/oder auch in lokalen schwarzen Flecken bestehen;
- ◯ Hohe Gleichmäßigkeit der Temperatureinwirkung über die gesamte Werkzeugoberfläche verringert die Bildung von Wasserflecken auf den Werkstücken und liegt im Bereich einer Verteilung der Restfeuchte von 30 % auf 5 % Restfeuchte. Diese ist weiterhin abhängig von der Feuchte der Werkstücke nach der ersten Pressstation (Vorpresse) und der dortigen Einwirkzeit und/oder
- ◯ Gleichmäßige, langsame Temperatureinwirkung bzw. Temperaturgradient im Werkstück verringert bzw. verhindert die Delamination, weil hierdurch die Dampfbildung und der Dampfabtransport gesteuert erfolgen kann, wobei dies die Zykluszeit erhöht.
4. Wanddicke und Wanddickenverlauf, insbesondere erfasst nach der zweiten Pressstation, ist abhängig und kann beeinflusst werden durch die folgenden Prozessmessgrößen:
- ◯ Temperaturniveau in der zweiten Pressstation (Heißpresse) in Kombination mit der (Press-)Werkzeugdehnung, dem Spaltmaß zwischen zwei (Press-)Werkzeugteilen, wobei die maximale Spreizung des Zielwertes der Temperatur des (Press-)Werkzeuges in der zweiten Pressstation im Bereich von +/- 15°C liegen soll, wobei dies auch die untere Grenze zur Erreichung des Zielwertes der Feuchte nach der zweiten Pressstation darstellt;
- ◯ (Press-)Druck in der zweiten Pressstation (Heißpresse), der im Bereich von 0,75N/cm² - 1,25 N/cm² liegt, in Abhängigkeit von der jeweiligen Designvorgabe und der jeweiligen Flächenorientierung von (Teil-)Flächen des Werkstücks relativ zur (Haupt-)Kraftrichtung der (Press-)Werkzeuge;
- ◯ Anlagenwerte und Medienwerte in der Vorformstation, wie der Feststoffanteil und Feststoffkonzentrationen der Pulpe (Medienwert), die Dauer der Ansaugung der Pulpe durch das Saugwerkzeug (Anlagenwert) und das Vakuumniveau im Saugwerkzeug (Anlagenwert) und/oder
- ◯ weiterhin hat der Produktmesswert Designvorgabe Einfluss auf den Produktmesswert Wanddicke und Wanddickenverlauf, wobei die Wanddicke üblicherweise im Bereich von 0,4mm bis 1,2mm liegt.
5. Produktsteifigkeit (Festigkeit) ist abhängig und kann beeinflusst werden durch die folgenden Prozessmessgrößen:
- ◯ Temperatur in der zweiten Pressstation (Heißpresse), wobei der Zielwert der Temperatur aus dem Produktdesign und den Geometrien der Werkstücke abgeleitet wird, die auch die Werkzeugauslegung bestimmen und/oder
- ◯ (Press-)Druck und Temperatur in der zweiten Pressstation, die Einfluss auf die Produktmessgröße der Materialdichte haben, wobei diese im Bereich von 500g/cm³ - 750 g/cm³ bzw. von 150°C - 250°C liegen, wobei der erforderliche (Press-)Druck und die Temperatur der zweiten Pressstation weiterhin davon abhängig ist, welcher (Press-)Druck und welche Temperatur im der ersten Pressstation eingebracht werden.
6. Zykluszeit und/oder die Anlagenleistung liegt im Bereich von 20s - 40s, wobei grundsätzlich kurze Zykluszeiten beabsichtigt sind. Die Zykluszeit ist abhängig und kann beeinflusst werden durch die folgenden Prozessmessgrößen:
- ◯ (Press-)Druck und Temperatur in der ersten Pressstation (Vorpresse), wobei wenn dieser Takt zu kurz ist, verbleibt eine zu hohe Restfeuchte im Werkstück für die zweite Pressstation gegen (Heißpresse);
- ◯ (Press-)Druck und Temperatur in der zweiten Pressstation (Heißpresse), wobei wenn dieser Takt zu kurz ist, muss eine zu hohe Temperatur in das Werkstück eingebracht werden und es kommt zu Verfärbungen und/oder Verbrennungen am Werkstück und/oder
- ◯ weiterhin hat der Produktmesswert Designvorgabe Einfluss auf die Zykluszeit.
7. Materialdichte ist abhängig von bzw. korreliert mit der Wandstärke und ist in identischer oder in analoger Weise abhängig von den unter Punkt 4 genannten Prozessmessgrößen.

Die vorstehend unter 1. bis 7. genannten Abhängigkeiten von Produktmessgrößen zu Prozessmessgrößen können insbesondere einen Teil der Trainingsdaten darstellen, bspw. auch von gekennzeichneten Trainingsdaten darstellen, mittels welchen eines der hierin beschriebenen Steuerungsmodelle mindestens für eine definierte Zeitdauer trainiert werden kann (Trainingsschritt).
Dieser Trainingsschrittschritt soll hierbei nicht einschränkend verstanden werden und kann auch als Parametrisierung und/oder als Gewichtung verstanden werden, bspw. eines künstlichen neuronalen Netzes.
Bezugszeichenliste

100: Verfahren
110: Herstellungsanlage
112: Vorformstation
114: Pressstation, erste (Vorpressstation)
116: Pressstation, zweite (Hauptpressstation)
118: Konfektionierungseinheit
120: Ausleitförderer, Ausgabeeinheit
122: Vorlagetank
124: Robotereinheit, Antriebseinheit
126: Saugwerkzeug
128: Stellglied
130: Antrieb
132: Vakuumpumpe
134: Heißpresswerkzeug
136: Wiegeeinheit
140: Speicherstation
142: Speichertank
144: Pumpe
146: Füllstandsensor
148: Medienleitung
150: Werkstück
152: Feststoffzuleitung
154: Wasserzuleitung
200: Steuerungseinheit
202: Produktmessdaten
204: Produktsensor, optisch
206: Steuerungsdaten
208: Iterationsdaten
210: Stellwerte
212: Prozessoreinheit
214: temporäre Stellwerte
216: sekundäre Stellwerte
218: Prozessmessdaten
300: Auswerteeinheit
302: Untereinheit
304: Prozessoreinheit
306: Speichereinheit
308: Entscheidungsgate
400: Leitsystem
410: Bediener
412: Handlungsempfehlung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2021/73674 A2 [0003]
WO 2021/073672 A1 [0004]

Claims

Ein Herstellungsverfahren (100) zur Herstellung von Werkstücken (150) aus Fasermaterial mittels in einer Herstellungsanlage (110) mit zwei oder mehr Behandlungsstationen und/oder Behandlungsvorrichtungen, umfassend eine Steuerungseinheit (200) mit einer Auswerteeinheit (300), mindestens ein Stellglied (128), insbesondere eine Vielzahl von Stellgliedern (128) und - mindestens einen Prozesssensor (204) oder eine Prozessmesseinheit, bereitstellend Prozessmessdaten (202) für mindestens eine Prozessmessgröße und - mindestens einen Produktsensor (204) oder eine Produktmesseinheit an einem Erfassungsort, bereitstellend Produktmessdaten (202) für mindestens eine das Werkstück (150) und/oder eine Vorform des Werkstückes (150) charakterisierende Produktmessgröße zum Steuern und/oder Regeln, umfassend nachfolgende Herstellungsschritte: - Bereitstellen einer Pulpe als fließfähige Mischphase mit Fasermaterial; - Kontaktieren eines das Werkstück (150) vorformenden Saugwerkzeugs (126) mit der Pulpe; - Vorformen des Werkstücks (150) mittels Ansaugen der Pulpe und/oder des Fasermaterials; - Pressen des angeformten Werkstücks (150) in mindestens einer Pressstation (114, 116) mit mindestens einem Pressdruck und - Ausgabe des endgeformten Werkstücks (150), dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (300) aus den Produktmessdaten (202) mindestens einer Produktmessgröße für mindestens einen Zielwert mindestens einen Stellwert (210) und/oder einen angepassten Zielwert generiert und an die Steuerungseinheit (200) übergibt, der basiert auf mindestens einem der folgenden Steuerungsmodelle generiert wurde: a) Abhängigkeitslogiken, wie beispielsweise in Form von (mathematischen) Algorithmen und/oder tabellarischen Zuordnungen, wie bspw. wenn-dann-Funktionen, b) maschinellem Lernen (ML) und/oder c) künstlicher Intelligenz (KI), auch Deep-Learning (DL), insbesondere der mittels eines künstlichen neuronalen Netzes und/oder mind. einem Hidden-Markov-Modell generiert wurde und wobei mind. einer der Herstellungsschritte unter direkter oder mittelbarer Nutzung des mindestens einen von der Auswerteeinheit (300) an die Steuerungseinheit (200) übergebenen Stellwertes (210) und/oder des mindestens einen angepassten Zielwertes durch die Steuerungseinheit (200) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die direkte oder mittelbare Nutzung von Stellwerten (210) und/oder eines angepassten Zielwertes durch die Steuerungseinheit (200) - voll- oder teilautomatisiert erfolgt und/oder - in mindestens einem Handlungsvorschlag für einen Bediener erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (300) aus den Produktmessdaten (202) mindestens einer Produktmessgröße für einen Zielwert mindestens zwei Stellwerte (210) generiert und an die Steuerungseinheit (200) übergibt und wobei mind. einer der vorherigen Herstellungsschritte unter direkter oder mittelbarer Nutzung der mindestens zwei von der Auswerteeinheit (300) an die Steuerungseinheit (200) übergebenen Stellwerte (210) durch die Steuerungseinheit (200) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass - der erste Stellwert die Veränderung mindestens eines Stellgliedes (128) einer ersten Behandlungsstation und/oder einer ersten Behandlungsvorrichtung betrifft und - mindestens ein zweiter Stellwert die Veränderung eines Stellgliedes (128) einer zweiten Behandlungsstation und/oder einer zweiten Behandlungsvorrichtung betrifft.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Produktsensor (204) und/oder die mindestens eine Produktmesseinheit zur Bereitstellung von Produktmessdaten (202) für mindestens eine Produktmessgröße an einem Erfassungsort angeordnet ist, und wobei mindestens ein Stellwert mindestens ein Stellglied (128) einer Behandlungsstation und/oder einer Behandlungsvorrichtung betrifft, welche nicht am selben und/oder unmittelbar stromaufwärts (vor) dem Erfassungsort angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Produktsensor (204) und/oder eine weitere Produktmesseinheit zur Bereitstellung von Produktmessdaten (202) für mindestens eine Produktmessgröße an einem weiteren Erfassungsort angeordnet ist und wobei - derselbe (erste) Stellwert für dasselbe (erste) Stellglied (128) betroffen ist und/oder - mindestens ein weiterer Stellwert für mindestens ein weiteres Stellglied (128) betroffen ist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Trainingsschritt vorgesehen ist, in dem die Auswerteeinheit (300) und/oder die dem Steuerungsmodell zugehörige oder zugrunde liegende Software, insbesondere das künstliche-neuronale Netz und/oder das Hidden Markov Modell, durch Eingabe und Überwachung von Soll-Werten und/oder Soll-Wertebereichen trainiert werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (300) zwei oder mehr Untereinheiten (302) umfasst, welche jeweils unter Nutzung einer KI-basierten Auswertesoftware arbeiten, wobei -jede Untereinheit (302) Produktmessdaten (202) eines Produktsensors (204, 146) und/oder einer Gruppe von Produktsensoren (204, 146) mind. einer Produktmessgröße empfängt, hieraus KI-basiert temporäre Stellwerte (214) erstellt und weiterleitet, wobei temporäre Stellwerte (214), kommend von zwei oder mehr Untereinheiten (302), ausgewertet werden, insb. KI-basiert ausgewertet werden und - hieraus sekundäre Stellwerte (216) gebildet werden, die nachfolgend weiter ausgewertet werden, insbesondere KI-basiert ausgewertet werden und/oder - hieraus finale Stellwerte (210) generiert und versendet werden.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jede Untereinheit (310) Produktmessdaten eines Produktsensors (204, 146) und/oder einer Gruppe von Produktsensoren (204, 146) unterschiedlicher Produktmessgrößen empfängt und hieraus KI-basiert temporäre Stellwerte (214) generiert und weiterleitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass mind. eine Untereinheit (302) ein Fuzzy-Regler ist, der mindestens ein Stellglied (128) und/oder eine Gruppe von Stellgliedern (128) mittels einer Fuzzy-Regelung betreibt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Produktmessdaten (202) mindestens eine der folgenden Produktmessgrößen betreffen: - Temperatur, insb. Oberflächentemperatur eines Werkstücks; - Gewicht (Masse) mindestens eines Werkstücks, einer Werkstückgruppe oder mindestens eines Werkstückstapels - Feuchte(-anteil) eines Werkstücks - Oberflächenbeschaffenheit (physikalisch, geometrisch, optisch) eines Werkstücks; - Wanddicke und Wanddickenverlauf eines Werkstücks und/oder; - - Geometrie (3D) eines Werkstücks.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Prozessmessdaten mindestens eine der folgenden Prozessmessgrößen betreffen: - Medienwerte wie beispielsweise mind. einer der folgenden Werte: - Volumenstrom, - Druck und/oder Druckdifferenz, - Trübung und/oder Feststoffanteil der Pulpe, - Elektrische Leitfähigkeit, - Chemische Konzentrationen von Inhaltsstoffen, - Temperatur von Fluiden oder Werkstücken, - elektrische Verbräuche und/oder Leistungsaufnahme von Aggregaten und/oder - Füllgrad von Vorlagetanks und/oder Verfügbarkeit von Prozessmedien; - Anlagenwerte wie beispielsweise mind. einer der folgenden Werte: - Oberflächentemperatur einer Vorrichtung oder Flüssigkeit, - Vibration und/oder Schallemission, - Drehzahl und/oder - Einsatzhäufigkeit und/oder Einsatzdauer; und/oder - Umweltwerte wie beispielsweise mind. einer der folgenden Werte: - Werte der Atmosphäre, - Tageszeit und/oder - personalspezifische Werte.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Pressen mindestens zweistufig erfolgt, indem das angeformte Werkstück (150) in einer Vorpressstation (114) mit einem Vorpressdruck zur Reduzierung eines Anteils der flüssigen Phase im Werkstück (150) vorgepresst wird und weiteres Hauptpressen, insb. ein Heißpressen des vorgepressten Werkstücks (150) mit einem weiteren Hauptpressdruck, insb. Heißpressdruck, zur Endformung des Werkstücks (150) und zur weiteren Reduzierung des Anteils der flüssigen Phase im Werkstück (150) in einer weiteren (zweiten) Pressstation (116) erfolgt, wie eine Hauptpressstation, insb. Heißpressstation; und nachfolgend die Ausgabe des endgeformten Werkstücks (150) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Herstellungsschritt ein Inspektionsschritt für die Werkstücke (150) an einem Erfassungsort ist, welcher nach dem Pressen erfolgt, insb. nach - dem Vorpressen und/oder - dem Hauptpressen und wobei Produktmessdaten von mindestens einer Produktmessgröße an die Auswerteeinheit (300) oder eine Untereinheit (302) übermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Inspektionsschritt für die Werkstücke (150) nach dem Vorpressen und nach dem Hauptpressen erfolgt.
Eine Herstellungsanlage (110) zur Herstellung von Werkstücken (150) aus Fasermaterial, insb. umweltverträglichem Fasermaterial, umfassend - eine Steuerungseinheit (200) und eine Auswerteeinheit (300), mindestens ein Stellglied (126) und - mindestens einen Prozesssensor und/oder mindestens eine Prozessmesseinheit zur Bereitstellung von Prozessmessdaten zum Steuern und/oder Regeln der Herstellungsanlage; - mindestens einen Produktsensor (204, 146) und/oder eine Produktmesseinheit zur Bereitstellung von Produktmessdaten (202) für mindestens eine Produktmessgröße zum Steuern und/oder Regeln der Herstellungsanlage; - mindestens einen Vorlagetank (122) zur Bereitstellung (110) einer Pulpe als fließfähige Mischphase mit Fasermaterial; - mindestens ein an einer Antriebseinheit (124) angebrachtes Saugwerkzeug (126) mit einer Form, die an eine Kontur des herzustellenden Werkstückes (150) angepasst ist, wobei die Antriebseinheit (124) dazu ausgestaltet ist, das Saugwerkzeug (126) mit der Pulpe zu kontaktieren und das Werkstück (150) im Saugwerkzeug (126) vorzuformen; - mindestens eine Pressstation (14, 116) zum Pressen des angeformten Werkstücks (150) mit einem Pressdruck zur Reduzierung eines Anteils der flüssigen Lösung im Werkstück (150) und einer Ausgabeeinheit (120) zur Ausgabe des endgeformten Werkstücks (150), dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswerteeinheit (300) mit einer Prozessoreinheit und einer Auswertesoftware vorgesehen ist, wobei die Auswerteeinheit (300) unter Nutzung der Prozessoreinheit und der Auswertesoftware ausgebildet ist und entsprechende elektronische und mikroelektronische Bauteile umfasst, um aus Prozessmessdaten und Produktmessdaten mind. einer Produktmessgröße für mindestens einen Zielwert mindestens einen Stellwert (210) und/oder einen angepassten Zielwert zu generieren, der Steuerungsmodelle, wie beispielsweise auf Abhängigkeitslogiken, maschinellem Lernen (ML) und/oder künstlicher Intelligenz (KI), auch Deep-Learning (DL) basierten und insbesondere mittels eines künstlichen neuronalen Netzes und/oder mind. einem Hidden-Markov-Modell generiert wurde, wobei mindestens ein Teil dieser Stellwerte (210) an die Steuerungseinheit (200) übermittelbar ist und wobei die Steuerungseinheit (200) ausgebildet ist, aus dem mindestens einen von der Auswerteeinheit (300) übermittelten Stellwert (210) und/oder angepassten Zielwert direkt oder mittelbar Steuerungsdaten (206) für den Herstellungsprozess, einer Behandlungsstation und/oder einer Behandlungsvorrichtung der Herstellungsanlage zu generieren.
Herstellungsanlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressstation (140) mindestens aus zwei Teilpressstationen besteht, - einer Vorpressstation (114) in der das angeformten Werkstück (150) in mit einem Vorpressdruck zur Reduzierung eines Anteils der flüssigen Lösung im Werkstück (150) vorgepresst wird und - einer weiteren Hauptpressstation, insb. einer Heißpressstation (150), in der das vorgepresste Werkstück (150) mit einem weiteren Hauptpressdruck, insb. Heißpressdruck, zur Endformung des Werkstücks (150) und zur weiteren Reduzierung, insb. finalen Reduzierung des Anteils der flüssigen Lösung im Werkstück (150) gepresst und/oder erwärmt wird.
Herstellungsanlage (110) nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass mind. eine Produktmesseinheit an einem Erfassungsort für die Werkstücke (150) vorgesehen ist, welche stromabwärts zur Pressstation (114, 116) angeordnet ist, insb. stromabwärts - zur Vorpressstation (114) und/oder - zur Hauptstation (116).
Herstellungsanlage (110) nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellungsanlage (110) ausgebildet ist und entsprechende Komponenten und Einheiten umfasst, um das Verfahren (100) zur Herstellung von Werkstücken (150) aus Fasermaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 15 durchzuführen.