Quality protection of capital goods based on unique and component inherent characteristics realized with a batch-fingerprint
Final Report Abstract
Investitionsgüter müssen zur Nachverfolgbarkeit eindeutig identifizierbar und fälschungssicher sein. Das Identifizierungsverfahren „Chargen-Fingerprint“ berücksichtigt stochastische Eigenschaften der elementaren Zusammensetzung von metallischen Bauteilen, sodass die Merkmale nicht kopiert werden können. Durch die Analyse der Zusammensetzung kann ein Fingerabdruck detektiert werden. Die Realisierung des Chargen-Fingerprints wurde in drei Phasen untersucht. In der Analysephase wurden zunächst für die Realisierung des Chargen-Fingerprints die Rohstoffchargen, Einflüsse der Produktionsprozesse sowie die Einflüsse der Messsysteme untersucht. Es wurden verschiedene Einflussfaktoren identifiziert und qualitativ bewertet. Dazu wurden den jeweiligen Einflussfaktoren entsprechende Faktorwerte auf Basis theoretischer Gewichtungsentscheidungen vergeben. Anschließend wurden in der Versuchsphase anhand der Analyseergebnisse die darauf aufbauenden Versuche abgeleitet und durchgeführt. Zu diesem Zweck wurde die individuelle Verteilung der Werkstoffzusammensetzung in einzelnen Chargen metallischer Werkstoffe mittels optischer Emissionsspektrometrie (OES) und energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX) gemessen und die Differenzen untereinander verglichen. Zunächst wurde zur Sicherstellung der Vergleichbarkeit der Messergebnisse die Einflüsse der Probenreinigung untersucht und standardisierte Vorgehensweisen für die Messungen festgelegt. Anschließend wurden chargenbedingte Einflüsse aufgrund der von Inhomogenitäten in der Elementverteilung und zulässigen Legierungsabweichungen betrachtet. Im Rahmen der bauteilbedingten Einflüsse wurden Auswirkungen von verschiedenen Kühlprozessen sowie chemische Reaktionen an der Probenoberfläche untersucht. Die Versuche zeigen, dass eine eindeutige Identifizierung mittels Chargen-Fingerprint nicht möglich ist. Allerdings kann mittels des Chargen-Fingerprints die Nicht-Zugehörigkeit einer Charge zu ca. 80% bestimmt werden. In der dritten Phase wurde der Chargen-Fingerprint in den Lebenszyklus eines Investitionsgutes eingebunden. Dazu müssen in der Produktentwicklung entsprechend kompatible Werkstoffe verwendet werden. Bei der Arbeitsvorbereitung müssen Einflüsse der Produktionsprozesse analysiert und gegebenenfalls minimiert werden. Während der Produktion sind die Fingerprints zu erfassen und an entsprechender Stelle zur Verfügung zu stellen. Besteht die Notwendigkeit eines Nachweises sind möglicherweise auftretende chemische Reaktionen während des Betriebs zu berücksichtigen und eine zerstörende Messung im Bauteilinneren durchzuführen. Durch den Chargen-Fingerprint ist somit zwar keine eindeutige Identifizierung möglich, allerdings wird ein Konzept präsentiert, welches die Zugehörigkeit einer Charge in 80% der Fälle ausschließen kann. Somit können beispielsweise 80% falscher Gewährleistungsansprüche durch ein fälschungssicheres Verfahren abgewendet werden.
Publications
- Quality Protection of Capital Goods Based on Inherent Component Characteristics. Procedia CIRP 63 - Proceedings of the 50th CIRP Conference on Manufacturing Systems (2017): S. 598-603
D. Cichos, J.C. Aurich
(See online at https://doi.org/10.1016/j.procir.2017.03.345) - Unikatsidentifizierung mittels Chargen-Fingerprint - Projekt zum Qualitätsschutz von Investitionsgütern durch eine bauteilinhärente Identifizierung. ZWF - Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb 112/1-2 (2017): S. 68-72
D. Cichos, J.C. Aurich
(See online at https://doi.org/10.3139/104.111652) - Unikatsidentifizierung mittels Chargen-Fingerprint - Untersuchung von Einflussfaktoren auf die Elementzusammensetzung. ZWF - Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb 112/11 (2017): S. 769-77
D. Cichos, H. Hotz, J.C. Aurich
(See online at https://doi.org/10.3139/104.111823) - (2019): Quality protection based on elemental composition – Influencing factors and integration into life-cycle. In: Procedia CIRP 79, S. 263–267.
D. Cichos, H. Hotz, S. Basten, J.C. Aurich
(See online at https://doi.org/10.1016/j.procir.2019.02.064)
