Schleiftechnik Prozessstabilität beim Schleifen mit Ultraschall verbessern

Zur Prozessverbesserung bei der Ultraschallbearbeitung optischer Flächen wurden eine Versuchsplanung und eine statistische Analyse der Messdaten durchgeführt. Somit können Wechselwirkungen zwischen den Parametern vorhergesagt und die Stabilität des Prozesses verbessert werden.

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Welcher Ingenieur oder Naturwissenschaftler stand nicht schon vor der gleichen Situation: Sie haben mehrere Monate gearbeitet, sehr viele Experimente gemacht und haben gerade den für Ihre Abschlussarbeit entscheidenden Versuch durchgeführt; und jetzt trifft das Ergebnis die Vorhersage überhaupt nicht. Sie haben eine Auftragsarbeit für ein Unternehmen durchgeführt und der Auftraggeber möchte wissen, was denn der für ihn wichtigste Parameter ist. Wie stellen Sie das auf einfache und anschauliche Weise dar?

Immer nur einen einzigen Parameter systematisch variieren

Häufig kommt es vor, dass solche Situationen für alle Beteiligten wenig befriedigend sind. Nur, wie werden bisher Experimente durchgeführt? Eine der häufigsten Methoden ist das sogenannte „One Factor at a Time“ (OFAT). Dabei werden in einem Experiment alle Parameter konstant gehalten und nur ein einziger Parameter wird solange systematisch variiert, bis ein scheinbares Optimum erreicht wird.

Danach wird der nächste Parameter variiert und alle anderen werden konstant gelassen. Dieses Verfahren geht so weiter, bis alle Parameter bearbeitet sind. Das Vorgehen ist leicht nachvollziehbar und einfach zu planen.

Es birgt aber Nachteile: Man erhält kein Vorhersagemodell, der Haupteinflussfaktor ist nur schwer darstellbar und man erlebt manche Überraschung, weil sogenannte Wechselwirkungen zwischen den Parametern nicht nachgewiesen werden können.

Neue Methode vereinfacht Experimente

Daneben ist der Aufwand für OFAT-Experimente unvorhersehbar und am Ende oftmals ziemlich hoch. Mit einer durch einfache Werkzeuge unterstützten Methode namens „Design of Experiment“ (DOE) können die Nachteile der OFAT-Methode korrigiert werden. Denn mit der auch „statistische Versuchsplanung“ genannten Vorgehensweise erhält der Experimentierende nicht nur ein Vorhersagemodell für sogenannte Haupt- und Wechselwirkungen, er weiß sogar, wie gut er den nächsten Wert vorhersagen kann, vulgo: was er vom System nicht verstanden hat. Gerade letzteres ist eine sehr wertvolle Information, wie nachfolgend am Beispiel der Ultraschallbearbeitung optischer Flächen gezeigt wird.

Um die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten der Methode zu demonstrieren und für die Fachhochschule Deggendorf nutzbar zu machen, wurde ein spezielles dreitägiges Seminar in Kooperation mit der Arbeitsgruppe Optical Engineering durchgeführt. Inhaltliche Schwerpunkte des ersten Teils waren neben notwendigen Grundlagen und einer allgemeinen Einführung in Six Sigma vor allem Wege zum Herausarbeiten relevanter Einflussfaktoren eines Experiments, das Aufstellen eines sogenannten vollfaktoriellen Versuchsplans, das exakte Durchführen des selber ausgearbeiteten Versuchsplans und die Auswertung des Experiments. Nach dieser Einführung wurde die Methode an einem Beispiel angewandt.

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