Beim Schmieden von flachen Aluminiumlangteilen können prozessbedingt Schmiedefehler wie bspw. Falten entstehen. Einen Sonderfall stellt dabei die Bildung von inneren Falten dar, welches sich im Faserverlauf ausprägt. Innere Falten haben u. a. einen negativen Effekt auf die dynamischen Bauteileigenschaften. Als Fertigungsverfahren kann Schmieden in eindirektionales und mehrdirektionales Schmieden unterteilt werden. Beim eindirektionalen Schmieden wurde die Entstehung von inneren Falten beobachtet. Durch die Verwendung des Umformens aus mehreren Richtungen – dem mehrdirektionalen Schmieden – kann die Umformung variabel eingestellt werden und dadurch eine Faltenbildung verhindert werden. Eine neu entwickelte Methode hilft bei der Auswahl des Umformverfahrens und bei der Bestimmung einer geeigneten Werkzeuggeometrie. Hier wird speziell der Bereich angepasst, in dem die inneren Falten entstehen. Dazu wurde ein Berechnungsmodell entwickelt, mit dem eine rechnergestützte Identifizierung der inneren Falten und eine Korrektur des verwendeten sowie parametrisch aufgebauten Schmiedewerkzeugs im relevanten Bereich möglich ist.
Mehrdirektionales Schmieden, flache Langteile, Aluminium, Faserverlauf
Eine produktabhängige, individuelle Prozessentwicklung stellt in der Lasermaterialbearbeitung einen Hauptkostentreiber dar. In einem FQS-geförderten Projekt wird daher das Expertensystem SmQL entwickelt, in dem sich Prozesswissen formalisiert speichern und in Regelform repräsentiert lässt. Das soll Zeiten für den Einrichtprozesse minimieren und langfristig Wissen im Unternehmen sichern.
Expertensystem, Industrie 4.0, Lasermaterialbearbeitung
Im Beitrag wird eine Methode auf Basis Künstlicher Neuronaler Netze vorgestellt, die es erlaubt, schmiedetechnisch hergestellte Bauteile automatisiert zur Einordnung in Formenklassen zu klassifizieren. Dadurch ist es möglich, direkt aus der CAD-Datei des Schmiedeteils eine Formenklasse und für die Auslegung des Prozesses relevante Charakteristika zu ermitteln, die in einem übergeordneten Ziel dazu genutzt werden, eine automatisierte Stadienplanung durchzuführen.
Schmieden, KNN, CAD
Die strukturierte und zukunftsorientierte Planung von Fabriklayouts stellt einen wichtigen Faktor für die Erhaltung der Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen dar. Hierbei stoßen konventionelle Planungsmethoden mit 2D-Layouts jedoch an ihre Grenzen, da sie die immer komplexer werdenden Fabrikstrukturen nicht mehr detailliert abbilden können. Alternativen dazu bieten 360° Umgebungsscanverfahren, die aktuell jedoch meist nur als Vorlage für eine Nachmodellierung dienen. In diesem Beitrag wird eine Methode vorgestellt, die eine Planung direkt in dem gescannten Fabrikabbild ermöglicht. Damit soll der Fabrikplanungsprozess effizienter und weniger fehleranfällig gestaltet werden.
3D-Fabriklayout, Fabrikplanung, Produktionsplanung, Punktwolke, Punktwolkenverarbeitung
Das Hybridschmiedeverfahren erfüllt die Anforderungen des modernen Struktur- und Werkstoffleichtbaus durch die Kombination von Umform- und mechanischen Fügeoperationen in einem Prozess. In diesem Beitrag wird ein analytischer Ansatz zur Vorhersage von symmetrischen Fügeverbindungen von Schüttgut und Blech vorgestellt. Finite-Elemente-Simulationen verifizieren, dass der analytische Ansatz einen Schwellenwert für die Blechdicke liefert, bei dem die Biegedehnung deutlich reduziert wird. Darüber hinaus betont der analytische Ansatz, dass das Überschreiten des Schwellenwertes zu einer Sättigung der Biegedehnungsreduzierung führt und durch eine Erhöhung der Blechdicke nur ein geringer Nutzen erzielt wird.
Hybridschmieden, Verbinden, Fügen, Elastomechanik, Leichtbau, Multimaterialfertigung
Innerbetriebliche Materialtransporte unterliegen ständigen Veränderungen. Produktionslosgrößen werden kleiner und ein Trend zur Losgröße 1 ist deutlich zu erkennen. Aus diesem Grund werden in einem neuen Forschungsprojekt Drohnen bzw. Multikopter als bisher selten genutzte Transporttechnik auf mögliche Anwendungsbereiche in der Intralogistik geprüft. Hindernisse zum Einsatz von Multikoptern und Risiken beim Einsatz werden dazu kategorisiert und bewertet. Davon werden im Folgenden Anforderungen an die Einsatzumgebung sowie das technische Gerät selbst abgeleitet. Insgesamt wird untersucht, inwieweit sich Multikopter in die betriebliche Infrastruktur von Unternehmen in bestimmten Use Cases einbinden lassen und ob die dadurch resultierende Anpassung der logistischen Leistung deren Einsatz wirtschaftlich rechtfertigt.
Drohnen, Materialtransport, Voraussetzungen, Wirtschaftlichkeit
Folgeverbundhybridgeschmiedete Bauteile haben großes Potenzial im Leichtbau. Am Beispiel eines Querlenkers wird der Vorteil des Hybridschmiedens in Struktur- und Stoffleichtbau betrachtet. Zusätzlich zeigt die Betrachtung des Wärmeeintrags, dass beim nachträglichen Vergüten das Potenzial des Stoffleichtbaus nicht gefährdet wird.
Folgeverbund, Hybrid, Schmieden
Fahrerlose Transportsysteme sind ein Baustein für leistungsfähigere Produktionssysteme in der Intralogistik, haben aber Schwächen in der Mensch-Maschine-Interaktion. In einem komplexen Forschungsvorhaben wird u. a. eine sprachbasierte Beauftragung entwickelt, die die Mensch-Maschine-Interaktion intuitiver gestalten und ihre Akzeptanz erhöhen soll.
Fahrerloses Transportsystem, Fahrerloses Transportfahrzeug, Datenbrille, Sprachsteuerung
Gurtfördersysteme sind eine ausgezeichnete Möglichkeit, Schüttgut zu fördern. Mit zunehmender Belastung und Transportstrecke werden diese Systeme größer und die Energieeffizienz wird zu einem wichtigen Faktor. Tragrollen sind ein integraler Bestandteil von Gurtfördersystemen. Das Laufverhalten von Tragrollen im Betrieb hat Auswirkungen auf die Energieeffizienz der gesamten Anlage. Die Entwicklung von angetriebenen Tragrollen gilt als eine Möglichkeit, den Energieverbrauch von Gurtfördersystemen zu senken. Dieser Beitrag zeigt, dass die Untersuchung von konventionellen und angetriebenen Tragrollen unter unterschiedlichen Bedingungen notwendig ist und wie am Institut für Integrierte Produktion Hannover ein Prüfstand für die Untersuchung dieser entwickelt worden ist.
Tragrollen, Schüttgutfördertechnik, angetriebene Tragrollen
Der Sonderforschungsbereich 1153 (SFB1153) "Prozesskette zur Herstellung hybrider Hochleistungsbauteile durch maßgeschneidertes Umformen" hat zum Ziel, neue Prozessketten für die Herstellung hybrider Massenbauteile aus gefügten Halbzeugen zu entwickeln. Das Teilprojekt B1 untersucht die Umformbarkeit von Hybridbauteilen mittels Querkeilwalzen. Diese Studie untersucht die Reduzierung der Schichtdicke von koaxial angeordneten Hybridhalbzeugen während eines Querkeilwalzprozesses. Die untersuchten Teile werden aus zwei Stählen (1.0460 und 1.4718) mittels Laserauftragschweißen hergestellt. Der Walzprozess wird mittels Finite Elemente (FE)-Simulationen ausgelegt und später experimentell untersucht. Forschungsschwerpunkte sind Untersuchungen zum Unterschied in der Schichtdicke des laserauftraggeschweißten 1.4718 vor und nach dem Querkeilwalzen in Abhängigkeit vom Keilwinkel, der Querschnittsflächenreduzierung und der Umformgeschwindigkeit. Außerdem werden die Simulationen und die experimentellen Versuche verglichen, um die Möglichkeit der Vorhersage der Dicke mittels Finite-Elemente-Analyse (FEA) zu überprüfen. Hauptergebnis war die Möglichkeit, das Umformverhalten von koaxial angeordneten Hybridbauteilen bei einer Querschnittsflächenreduzierung von 20% mittels FEA zu beschreiben. Bei einer Querschnittsreduzierung von 70% zeigten die Ergebnisse eine größere Abweichung zwischen Simulation und experimentellen Versuchen. Die Abweichungen lagen zwischen 0,8% und 26,2%.
Querkeilwalzen, Hybridschmieden, FEM, Schichtdicke
Zur CO2-Reduktion ist die Kenntnis über die Emissionen betrieblicher Prozesse notwendig. Das Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) gGmbH hat dazu einen Softwaredemonstrator entwickelt, der ökologisch-logistische Wirkzusammenhänge aufzeigt. Es können innerbetriebliche und logistische Prozesse hinsichtlich CO2-Emissionen, Kosten und Prozessdauer untersucht werden. Vergleiche verschiedener Alternativen verdeutlichen Unterschiede und zeigen Einsparpotenziale von CO2 auf.
Ökologie, Logistik, CO2
Der demographische Wandel und das damit verbundene Bevölkerungswachstum in Großstädten erschweren zunehmend die Schaffung bezahlbaren Wohnraums. Einen Ansatz zur Entspannung der Wohnungsnot in Großstädten stellt die Modulare Gebäudenachverdichtung dar. Die in diesem Kontext vorherrschenden Rahmenbedingungen werden durch begrenzt verfügbare Flächen und eine komplexe Infrastruktur charakterisiert. Der folgende Beitrag beschreibt das geplante Vorgehen zur Entwicklung einer Methode zur Organisation und Steuerung von Baustellenprozessen in der Modularen Gebäudenachverdichtung mit dem Ziel, derartige Bauprojekte aufwandsarm sowie effizient planen und durchführen zu können.
Urbanisierung, demographischer Wandel, Baustellen, Bauprojekte, Produktionsplanung und -steuerung
Im Rahmen des Sonderforschungsbereiches 1153 "Tailored Forming" der Deutschen Forschungsgemeinschaft werden im Teilprojekt B1 am IPH Untersuchungen zum Querkeilwalzen an hybriden Halbzeugen durchgeführt. Diese Veröffentlichung diskutiert die Ergebnisse der Untersuchungen hinsichtlich der Fügezone hybrider Halbzeuge und deren umformtechnisches Verhalten während des Querkeilwalzens. Die Form, Lage und Verschiebung der Fügezone hybrider Halbzeuge aus Aluminium und Stahl wird hierbei abhängig von verschiedenen Walzparametern wie Temperatur, Geschwindigkeit und Werkzeuggeometrie betrachtet. Die Untersuchungen wurden sowohl simulativ als auch experimentell durchgeführt.
Tailored Forming, Querkeilwalzen, Umformtechnik, Aluminium, Stahl
Im Rahmen des Sonderforschungsbereiches 1153 "Tailored Forming" der Deutschen Forschungsgemeinschaft werden im Teilprojekt B1 am IPH Untersuchungen zum Querkeilwalzen an hybriden Halbzeugen durchgeführt. Diese Veröffentlichung diskutiert die Möglichkeiten der Umformung von Hartwerkstoffen wie 100Cr6, Stellite und Delcrome im Rahmen des Tailored Formings. Hierfür wurden von Teilprojekt A4 hybride Halbzeuge aus C22.8 und den verschiedenen Hartwerkstoffen mittels Auftragschweißen hergestellt und anschließend vom Teilprojekt B1 mittels Querkeilwalzen umgeformt. Es zeigt sich, dass die Umformung hybrider Hartwerkstoffhalbzeuge mittels Querkeilwalzen möglich ist und gute Ergebnisse liefert.
Tailored Forming, Querkeilwalzen, Hartwerkstoffe, PPA
Im Rahmen des Sonderforschungsbereiches 1153 "Tailored Forming" der Deutschen Forschungsgemeinschaft werden im Teilprojekt B1 am IPH Untersuchungen zum Querkeilwalzen an hybriden Halbzeugen durchgeführt. Diese Veröffentlichung diskutiert die Ergebnisse der Untersuchungen hinsichtlich der Temperatur- und Geometriemessung von schmiedewarmen Halbzeugen und Bauteilen mittels optischer Messtechnik. Hierfür hat das Teilprojekt C5 des Instituts für Mess- und Regelungstechnik der Leibniz Universität Hannover eine geeignete Messtechnik entwickelt und hinsichtlich der Anforderungen an Tailored Forming Bauteile angepasst, um auch verschiedene Werkstoffpaarungen messen zu können. Die Ergebnisse der Simulation werden mit den Ergebnissen der Umformversuche, ermittelt durch das in dieser Arbeit beschriebene Messverfahren, verglichen. Das Ziel ist es, am Beispiel des Querkeilwalzprozesses, Erwärmungsstrategien und Prozessparameter zu verbessern, um stabile Fertigungsschritte für Tailored Forming Bauteile zu ermöglichen.
Tailored Forming, Querkeilwalzen, Umformtechnik, Aluminium, Stahl, Optische Messtechnik
Das Institut für Integrierte Produktion Hannover entwickeltet Prozesstechniken zum gleichzeitigen Umformen und Fügen artungleicher Werkstoffe. Sie sollen in Zukunft beispielsweise Blech-Massivteil- und Stahl-Aluminium-Verbindungen ermöglichen. Dies erweitert die Möglichkeiten für kosteneffiziente Multimaterialbauweisen im Automobil.
Schmieden, Hybrid, Folgeverbund
In den derzeitigen Ansätzen der Fabrikplanung werden im Prozess der Layoutplanung die Einflüsse von Transportsystemen nicht berücksichtigt. Die Transportmittelauswahl sowie die Transportnetzplanung findet nachgelagert zur Layoutplanung statt. Die Betrachtung der Auswirkungen, die aus der Transportsystemauswahl auf die Gestaltung des Fabriklayouts resultieren, erfolgt somit erst zum Ende des Fabrikplanungsprozesses. Die Selektion bestimmter Transportsysteme kann demzufolge umfangreiche Anpassungen am Layout nach sich ziehen. In diesem Beitrag wird ein Konzept für ein Experten- system aufgezeigt, welches neben der Transportsystemauswahl auch die Transportnetzplanung in den Prozess der Layoutplanung einbindet. Das Expertensystem soll auf Basis von Fuzzy Logic das Expertenwissen zur Auswahl von Transportsystemen interpretieren und das spätere Fabriklayout, ebenso wie die Transportnetze, auf Grundlage von definierten Eingangsdaten automatisiert generieren.
Fabrikplanung, Layoutplanung, Transportsysteme, Fuzzy Logic
Werkzeugverschleiß ist für Schmiedeunternehmen von großer wirtschaftlicher Relevanz. Neben den Instandhaltungskosten fallen ebenfalls Kosten für verschleißabhängige Ausschussteile an. Im Zuge des Forschungsprojektes „Verfahren zur kostenoptimalen Losgrößenbildung unter Berücksichtigung des Verschleißes von Schmiedewerkzeugen“ wurde eine Methode zur Ermittlung bauteilindividueller Kostenfunktionen in Abhängigkeit des Verschleißes entwickelt. Die Methode ermöglicht die Bestimmung einer Losgröße, mit der eine maximale Kosteneinsparung erzielt werden kann.
Losgrößenbildung, Werkzeugverschleiß, Methode, Softwaredemonstrator, Schmiedewerkzeuge
Durch den Einsatz digitaler Werkzeuge im Fabrikplanungsprozess kann die Planungsqualität verbessert und die Projektdauer signifikant verkürzt werden. Um diese Potenziale ausschöpfen zu können, muss im gesamten Planungsprozess eine Datendurchgängigkeit gewährleistet werden. In diesem Beitrag werden, am Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) eingesetzte, digitale Fabrikplanungswerkzeuge vorgestellt sowie deren Einsatzmöglichkeiten und Anforderungen diskutiert.
digitale Fabrikplanung, Fabrikplanungsprozess, Datendurchgängigkeit, digitale Werkzeuge
Für die effiziente Herstellung komplexer Geometrien werden häufig mehrstufige Prozessketten eingesetzt. Diese bestehen aus einer homogenen Bauteilerwärmung, einer oder mehrerer Vorformstufen und dem Fertigschmieden. Mittels inhomogen erwärmter Rohteile sollen die Prozessketten vereinfacht oder verkürzt werden. Dies soll erreicht werden, indem mehrere, klar definierte Temperaturfelder eingestellt werden, in denen unterschiedliche Fließspannungen vorliegen. Diese können den Stofffluss beeinflussen und die Herstellung komplexer Formen erleichtern.
Inhomogene Erwärmung, Massivumformung, Vorformverfahren
Die Auswahl eines Lager-, Kommissionier- und Transportsystems erfolgt in Zeiten der Industrie 4.0 oftmals auf Grundlage der Automatisierung, die diese Systeme mit sich bringen. Doch welchen Grad an Automatisierung ein solches System vorweist, ist schwer zu beurteilen. In dieser Arbeit werden zunächst allgemeine Ansätze zur Bestimmung der Automatisierung vorgestellt. Anschließend wird die entwickelte Methode zur Bestimmung des Automatisierungsgrads dieser Systeme erläutert.
Automatisierungsgrad, Lager-, Kommissionier und Transport-systeme, Lagerplanung, Logistik
