University of Siegen
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Publication Access status: Open Access , Human Assistance System Supporting Forming Machine ReconfigurationIncreased product complexity in present manufacturing sector, shorter product lifecycles, and more variable customer demands, require production systems to be flexible and reliable. As a result, machines are required to be reconfigured more frequently and within shorter timeframes. Reconfiguring forming machines is a complex and delicate task that depends strongly on operator experience and practical know-how gained over several years. Appropriate support system is required to transfer the accumulated experience and knowledge in order to enable novice operators to perform such tasks effectively. This work presents an assistance system designed to support novice operators during forming machine reconfiguration tasks. The proposed system comprises an eye-gaze sensor to observe operator actions and visual attention during task execution. Based on this information, the system identifies potential mistakes and provides real-time feedback on a smartwatch to guide the operator through the reconfiguration process. The approach is evaluated in a controlled laboratory environment, where both task performance and user experience are assessed. The results show potential for the use of human assistance systems to support novice operators in real time during forming machine reconfiguration on the shop floor. In addition to improving the overall system and its evaluation in a real production environment under industrial conditions, future work will focus on multimodal sensor fusion to enable more robust intent recognition and contextual understanding of an operator during reconfiguration of forming machines.Source Type:InProceedings10 11 - Some of the metrics are blocked by yourconsent settings
Publication Access status: Open Access , Enabling scalable and flexible production through digital twin-based robot–machine commissioningThis paper presents a conceptual method for a digital twin–based framework for scalable, flexible robot–machine commissioning in batch production processes. Following the concept of virtual commissioning as defined in VDI 4499, this method proposes a robot-first, event-driven interaction paradigm in which a mobile manipulator initiates transportation, handling, and manipulation tasks while production machines remain in a ready state and respond to the robot's actions. The approach is validated through a proof-of-principle demonstration using a nine-degree-of-freedom mobile manipulator (SkaBot9) with an integrated shelf. The complete process logic and communication architecture are simulated and transferred to the physical system without structural changes. The results demonstrate that the proposed method supports early validation of robot–machine interaction and a potential for commissioning with flexible, mobile robot–based production systems.Source Type:InProceedings3 8 - Some of the metrics are blocked by yourconsent settings
Publication Access status: Open Access , A Conceptual Process Architecture for the Digital Integration of Tube Fabrication in Mechanical and Plant EngineeringIn mechanical and plant engineering practice, tube fabrication is still frequently characterized by assembly-driven and experience-based procedures. Geometric specifications are often finalized during assembly based on measurements taken on the physical product, resulting in iterative adjustments, limited process standardization, and a strong dependence on tacit expert knowledge. Although advanced computer-aided design (CAD) and computer-aided manufacturing (CAM) technologies and automated tube bending systems are available, a structured integration of tube fabrication into a consistent digital process architecture is often lacking. This paper develops a conceptual process architecture that structures the digital integration of tube fabrication in project-driven mechanical and plant engineering environments. Based on an analysis of typical industrial process structures, the proposed architecture relocates geometric specification, manufacturability validation, and product–process coordination to early digital stages. Defined transition mechanisms between engineering, manufacturing, and assembly domains are introduced to prevent installation from functioning as a geometry-defining validation environment. The scientific contribution lies in the domain-specific operationalization of integration principles for tube fabrication through a governed process architecture that relocates geometric finalization to engineering, formalizes transitions between engineering and manufacturing, and institutionalizes manufacturing knowledge within digital design processes. The proposed process architecture comprises model-based tube system specification, manufacturing-oriented design validation, deterministic derivation and controlled release of fabrication data, digitally driven prefabrication, and structured geometric verification prior to assembly. In addition, technical and organizational boundary conditions, including data continuity, interface governance, and knowledge integration, are systematically addressed. The resulting framework provides a conceptual basis for reducing assembly-driven iteration, increasing reproducibility, and supporting the formalization of manufacturing knowledge in mechanical and plant engineering.Source Type:InProceedings3 12 - Some of the metrics are blocked by yourconsent settings
Publication Access status: Open Access , TubeBEND: A Real-World Dataset for Geometry Prediction in Rotary Draw BendingThis paper presents TubeBEND, a real-world dataset comprising 318 rotary tube bending processes, which were collected and sorted by experts from various fields to evaluate machine learning and signal analysis methods. The dataset addresses the industrial challenge of predicting the geometry of a first-stage bend, which can be beneficial for designing machine clamping molds for the second-stage bend in two-stage rotary draw bending. Some geometry criteria, such as the tube's final bent angle (or springback) and its cross-sectional deformation, are being recorded in this dataset. This dataset enables the development of machine learning models for geometry prediction and improved machine setup, supporting operators in reducing springback and deformation. Moreover, by recording some process parameters, such as tool movements and forces or torques applied to them, we deliver detailed information about their impacts on the final tube geometry. The focus of our work is to discover solutions that can replace traditional methods, such as trial-and-error or simulation-based predictions, by including experimental process variables in ML algorithms. Our dataset is publicly available as a benchmark to improve data-driven methods in this field at: https://github.com/zeyneddinoz/tubebend and https://zenodo.org/records/18458823.Source Type:InProceedings2 12 - Some of the metrics are blocked by yourconsent settings
Publication Access status: Open Access , Entscheidungsfindung zur Rekonfiguration von Umformwerkzeugen mit Künstlicher Intelligenz(2026); Unsicherheiten und Störungen an Umformwerkzeugen wirken sich negativ auf die Produktion aus. Um eine robuste und flexible Produktion sicherzustellen, werden resiliente und rekonfigurierbare Fertigungssysteme benötigt. Die vorliegende Arbeit präsentiert ein bereits getestetes Vorgehen mit Fuzzy-Logik und Case-Based Reasoning (CBR) für Umformwerkzeuge, in diesem Fall ein mehrstufiges Werkzeug einer Transferpresse. Diese zugrunde liegenden Methode erkennt Fehlersituationen und schlägt dem Bediener Maßnahmen zur Rekonfiguration vor, um angemessen auf die jeweilige Situation reagieren zu können. Die Nutzung von Maschinen- und Sensordaten in Verbindung mit Expertenwissen, das beim Aufbau von Zugehörigkeitsfunktionen, Fuzzy-Regeln und Case-Based Reasoning eingesetzt wird, ermöglicht die frühzeitige Erkennung, Identifikation und Beseitigung von Fehlern im Produktionsprozess. Die Leistungsfähigkeit des Dienstes wird anhand eines Benchmarks quantifiziert.Source Type:InProceedings7 12 - Some of the metrics are blocked by yourconsent settings
Publication Access status: Open Access , Numerische Analyse des Rotationszugbiegens runder und quadratischer RohreDas Rotationszugbiegen (RZB) ist ein etabliertes Verfahren zur Herstellung anspruchsvoller Rohrbögen mit engen Radien und geringen Wanddicken. In dieser Arbeit wird das Biegeverhalten von Rohren mit rundem und quadratischem Querschnitt mithilfe von Simulationsmodellen auf Basis der Finite-Elemente-Methode (FEM) untersucht. Ziel ist es, Unterschiede im Biegeverhalten beider Querschnittsformen unter nahezu identischen Biegebedingungen zu analysieren, wobei ein einheitlicher Biege- und Wanddickenfaktor als Grundlage dient. Im Fokus der Untersuchung stehen die Spannungsverteilung und die Verformungsmuster während des Biegeprozesses, mit besonderem Schwerpunkt auf dem Einspannbereich. Die Ergebnisse zeigen, dass Quadratrohre, insbesondere dünnwandige, anfälliger für Faltenbildung und das Einfallen der Flanken sind. Ihre ebenen Flächen reagieren unter den entlang des Umfangs wirkenden Spannungen anders als die der Rundrohre und stehen beim Spannen nur in den Radien in Kontakt mit den Werkzeugflächen. Folglich sind die für Rundrohre entwickelten Arbeitsdiagramme nicht direkt auf Quadratrohre übertragbar. Die Resultate verdeutlichen, dass für das Rotationszugbiegen von Quadratrohren spezifische Arbeitsdiagramme und angepasste Biegeprozesse erforderlich sind.Source Type:InProceedings6 11 - Some of the metrics are blocked by yourconsent settings
Publication Access status: Open Access , Transformation des Profilbiegeprozesses: Flexibilisierung durch synthetische Daten und maschinelles Lernen(2026); Das Drei-Rollen-Profilbiegen ist ein flexibles Fertigungsverfahren, das im Spannungsfeld von manueller Expertise und den Anforderungen der Digitalisierung und Automatisierung steht. Der Prozess, der in der Herstellung von Komponenten für den Transport- und Architekturbereich sowie in der Einzel- und Sonderteilefertigung eingesetzt wird, ist bislang stark von der manuellen Expertise des Bedienpersonals abhängig. Flexible Geometrien mit kontinuierlichen Radienverläufen lassen sich auf klassischen Maschinen derzeit nur sehr schwer reproduzierbar herstellen. Mit zunehmendem Fachkräftemangel und wachsender Variantenvielfalt entsteht daher ein Bedarf an datengetriebenen Strategien, die eine reproduzierbare und adaptive Prozessführung ermöglichen. Ziel ist die Entwicklung einer datengetriebenen Methodik zur automatisierten Generierung und Adaption von Zustellkurven für flexible Geometrien mittels Maschinellen Lernens. Dies wird durch die gezielte Kombination von synthetisch generierten Geometriedaten aus Finite-Elemente-Simulationen und zufällig erzeugten Zustellkurven erreicht. Durch das Training von Machine-Learning-Modellen entstehen digitale Zwillinge, die eine Grundlage der adaptiven Prozessregelung bilden, indem Abweichungen zwischen Soll- und Ist-Geometrie prinzipiell erkannt und Korrekturen abgeleitet werden können. Erste Ergebnisse demonstrieren die Fähigkeit neuronaler Netze, die komplexen, nicht-linearen Zusammenhänge zwischen der Zustellung der Rolle, den Materialeigenschaften und der resultierenden Krümmung präzise abzubilden. Diese prädiktive Fähigkeit bildet die Grundlage für eine selbstlernende, adaptive Prozessregelung, die den Profilbiegeprozess effizient an variable Randbedingungen anpasst und so die Prozessflexibilität, Bauteilqualität und Wirtschaftlichkeit signifikant steigert.Source Type:InProceedings3 11 - Some of the metrics are blocked by yourconsent settings
Publication Access status: Open Access , In-Prozess Verstellung von Werkzeugsegmenten bei Biegeverfahren(2026); Kinematische Biegeverfahren wie das Drei-Rollen-Schubbiegen besitzen eine inhärente Flexibilität, da mit einem einzigen Werkzeugsatz unterschiedliche Bauteilgeometrien hergestellt werden können. Werkzeuggebundene Umformverfahren wie das Rotationszugbiegen (RZB) oder das Abrollbiegen (ARB) sind diesbezüglich limitiert. Diese Formbindung ist im Hinblick auf die Flexibilität nachteilig, da eine Änderung der Bauteilgeometrie i.d.R. ein anderes Werkzeug oder Werkzeuganpassungen erfordert. Vorteile dieser industriell weit verbreiteten Biegeverfahren sind hingegen eine hohe Prozessstabilität sowie die Möglichkeit, sehr kleine Biegeverhältnisse zu realisieren. Ein Ansatz zur Flexibilisierung formgebundener Biegeverfahren bei gleichzeitiger Beibehaltung ihrer Vorteile besteht in der Verwendung segmentierter, verstellbarer Werkzeuge. Um die hierfür notwendigen großen Konturänderungen zu ermöglichen, ist einerseits eine Segmentierung der bislang geschlossenen Werkzeugwirkflächen erforderlich, wie sie aus Mehrpunkt-Umformverfahren bekannt ist, und andererseits eine gezielte, aktive (in-prozess) Verstellung dieser Segmente. Für die Entwicklung sogenannter Transformer-Werkzeuge sind insbesondere mechanistische Fragestellungen hinsichtlich der Auslegung der Segmentverstellungen zu erforschen. In diesem Beitrag wird eine simulationsgestützte Parameterstudie zur in-prozess Verstellung von segmentierten Biegewerkzeugen am Prozessbeispiel des Abrollbiegens und des Freibiegens vorgestellt. Für ausgewählte Biegeaufgaben wird der Einfluss von Segmentkinematiken unter Variation des Biege- und Wanddickenfaktors auf die resultierenden Bauteileigenschaften phänomenologisch untersucht. Der Schwerpunkt liegt insbesondere auf dem Vergleich der resultierenden Bauteileigenschaften, die mit statisch segmentierten Biegewerkzeugen erzielt werden, gegenüber jenen, die mit in-prozess verstellten segmentierten Biegewerkzeugen hergestellt werden.Source Type:InProceedings2 10 - Some of the metrics are blocked by yourconsent settings
Publication Access status: Open Access , Entwicklung und Evaluierung von Strategien zur Inline-Prozessregelung beim Freiformbiegen(2026); Dieser Beitrag stellt das Konzept und den aktuellen Entwicklungsstand einer robotischen Inline-Prozessregelung im Rahmen des DFG-Projekts LU604/52-1 vor. Zur Validierung der Regelungsstrategien wurde eine 2D-Versuchsanlage realisiert, die mittels optischem 3D-Tracking die Bauteilgeometrie in Echtzeit erfasst. Das Freiformbiegen ermöglicht die flexible Fertigung komplexer 3D-Geometrien, steht jedoch vor der Herausforderung, hohe Fertigungsgenauigkeiten trotz schwankender Materialeigenschaften prozesssicher zu gewährleisten. Der wissenschaftliche Fokus liegt auf der Systemarchitektur des geschlossenen Regelkreises, der eine aktive Nachbiegekinematik zur Fehlerkompensation vorsieht. Es werden die methodische Vorgehensweise bei der Sensorfusion sowie die Anforderungen an die mechanische Korrektureinheit diskutiert, um eine „First-Part-Right“-Fertigung zu erreichen.Source Type:InProceedings15 16 - Some of the metrics are blocked by yourconsent settings
Publication Access status: Open Access , Experimentelle Untersuchung zum Einfluss linearer und nicht-linearer Anfahrstrategien beim FreiformbiegenDie sechs unabhängig ansteuerbaren Achsen des Freiformbiegeprozesses erlauben die Herstellung komplexer dreidimensionaler Spline-Biege-Geometrien. Bei engen Biege-radien zeichnen sich jedoch deutliche Werkzeugabdrücke am Beginn und am Ende der Biegung des Rohrbogens ab. Diese Arbeit untersucht experimentell, wie die Ausbildung dieser Werkzeugabdrücke durch verschiedene lineare und nicht-lineare Bewegungskinematiken für den Biegekopf gezielt reduziert werden kann. Der Effekt der nicht-linearen Kinematiken auf die Anhaukanten konnte dabei als eher gering identifiziert werden. Als signifikant wirksamer erwies sich eine Erhöhung der Bogenlänge innerhalb derer die Bewegung des Biegekopfes abgeschlossen sein muss.Source Type:InProceedings7 11
