Dr.-Ing. Benjamin Küster

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Abteilungsleiter Produktionsautomatisierung
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Dissertation

Steigende Qualitätsanforderungen bei gleichzeitigem hohen Kostendruck machen ein effizientes Qualitätsmanagement insbesondere für produzierende Unternehmen unverzichtbar. Als Teil des Qualitätsmanagements sorgt das Reklamationsmanagement für die Aufnahme und Abarbeitung von Reklamationen sowie die Identifikation von Fehlerursachen und deren Eliminierung. Ein Werkzeug für die gewinnbringende Dokumentation und Abarbeitung von Reklamationen stellt die 8D-Methode dar. Parallel zur Durchführung der 8D-Methode werden alle durchgeführten Schritte in einem 8D-Report festgehalten. Objektive interne Prüf- oder Kontrollinstanzen, die die Integrität und Korrektheit eines 8D-Reports sicherstellen, existieren nicht.

Die vorliegende Arbeit verfolgt daher das Ziel, die Überprüfung von 8D-Reports durch ein automatisiertes Bewertungssystem zu unterstützen. Dabei sollen 8D-Reports sowohl formal als auch inhaltlich bewertet werden.

8D-Report, Computerlinguistik, Qualitätsbewertung, Reklamation

Veröffentlichungen

Die Investitionskosten für die Fertigung von Spritzgusswerkzeugen sind die Grundlage für die Entscheidung, ob ein Werkzeug für die Massenproduktion geeignet ist. Wenn die Werkzeugkosten zu hoch sind, kann es sein, dass ein Produkt für die Produktion nicht rentabel ist. Wenn die Werkzeugkosten vom Werkzeugbauer zu niedrig veranschlagt werden, kann dies Auswirkungen auf den Vertrag haben.
Das Ziel dieser Forschung ist es, eine Methode mit menschenähnlicher Angebotsgenauigkeit zu entwickeln, eine Standardisierung zu erreichen, historische Angebotsdaten zu berücksichtigen und die Angebotsprozesszeiten zu verkürzen. Der entwickelte maschinelle Lernansatz basiert auf Geometriedaten von Teilen und zusätzlichen Meta-Informationen.

Spritzgießen, Werkzeugbau, Industrie 4.0

Methoden zur Qualitätssicherung sind ein zentraler Erfolgsfaktor für die weitere Industrialisierung der Additiven Fertigung. In diesem Beitrag wird ein Ansatz für ein optisches Prüfsystem vorgestellt, welches die Prozessgüte bei der additiven Materialextrusion schichtweise während der Herstellung überwacht. Die Prüfaufgabe wird analysiert, Hardwarekomponenten für die Datenerfassung werden konzeptioniert und ein erster Schritt zur texturanalytischen Fehlerdetektion wird vorgestellt.

Additive Fertigung, 3D-Druck, Materialextrusion, Fused Deposition Modeling, Bildverarbeitung

Ob beim Transport von Salz, Zucker oder jedem anderem Schüttgut sind Gurtförderanlagen ideal um einen stetigen Massenstrom zu realisieren. Wichtiger Bestandteil von Gurtförderanlagen sind Tragrollen. Diese stützen den Gurt und das darauf befindliche Schüttgut. Zur Untersuchung von Tragrollen hat das Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) einen Prüfstand entwickelt.

Tragrollen, Schüttgutfördertechnik, Tragrollenprüfungen

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

Methoden zur Qualitätssicherung sind ein zentraler Erfolgsfaktor für die weitere Industrialisierung der additiven Fertigung. Im IGF-Forschungsprojekt „Optische Qualitätsprüfung für den Extrusions-3D-Druck (Quali3D)" wird daher ein Prüfsystem entwickelt, welches die Güte des additiven Prozesses schichtweise überwacht. Dies soll eine umfassende Bewertung ermöglichen.

3D-Druck, Additive Fertigung, Optische Messtechnik, Bildverarbeitung

Dieser Beitrag zeigt, wie die von Menschen bekannten Fähigkeiten zur Flexibilität und Anpassung gegenüber veränderten Umgebungsbedingungen, die sich in den kognitiven Eigenschaften der Menschen widerspiegeln, auf Flurförderzeuge in der Intralogistik übertragen werden kann. Als Beispiele für die Umsetzung von Industrie 4.0 in der Intralogistik werden Technologien vorgestellt, die es Flurförderzeugen ermöglichen, ihre Umgebung zu erkennen, Informationen zu kommunizieren, zu schlussfolgern, autonom zu handeln, Entscheidungen zu treffen, zu lernen oder zu planen. Realisiert werden diese Fähigkeiten durch ein optisches Ortungssystem zur Positionsbestimmung, eine kamerabasierte Ein-/Auslagerungsunterstützung und in Reifen integrierte Sensorik sowie neuartige Interaktionsformen für Flurförderzeuge in Form von Sprache und Gestik.

Fahrerloses Transportsystem, Fahrerloses Transportfahrzeug, Datenbrille

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

Im Outdoorbereich sind Drohnen inzwischen regelmäßig im Einsatz. Doch die Fluggeräte können mehr, zum Beispiel präzise die Layoutdaten einer Produktionshalle digital erfassen und zu dokumentieren. Darüber hinaus kann mithilfe von Punktwolkenverarbeitungsalgorithmen eine Planung direkt im digitalen Modell ermöglicht werden. Die Kombination dieser beiden Schritte soll die Planung für produzierende Unternehmen beschleunigen und effizienter gestalten.

Drohne, Layoutscan, Produktionsplanung, Digitalisierung

Die Layoutaufnahme und Layoutauswertung stellen bei Fabrikplanungsprojekten einen hohen Aufwand dar, da sie durch manuelle Prozesse geprägt sind. Mit dem Einsatz von Drohnen und automatisierten Auswertealgorithmen sollen diese Prozesse beschleunigt und verbessert werden. Durch diesen Beitrag wird das steigende Digitalisierungsbedürfnis in der Industrie aufgegriffen und erste Ansätze für die digitale Aufnahme und Weiterverarbeitung eines Fabriklayouts aufgezeigt. Der Schwerpunkt liegt in dem Einsatz einer Drohne innerhalb eines Fabrikgebäudes und der Aufbereitung von dreidimensionalen Punktwolkenmodellen für Fabrikplanungsprozesse.

Drohne, Fabrikplanung, 3D-Fabriklayout, Objekterkennung

Fahrerlose Transportsysteme (FTS) sind ein etabliertes und wirksames Instrument, um die Wirtschaftlichkeit von modernen Produktionsanlagen zu steigern und intralogistische Prozesse effizienter zu gestalten. Neben einer Leitsteuerung und einem Kommunikationssystem gehören auch Fahrerlose Transportfahrzeuge (FTF) zu den Hauptkomponenten eines FTS. In Relation zu manuell gesteuerten Flurförderfahrzeugen zeichnen sich automatisierte FTF durch eine höhere Effizienz aus. Der Nachteil von FTF besteht darin, dass sie nicht in der Lage sind kritische Betriebssituationen selbstständig zu lösen. In diesem Fall ist ein aufwendiges Eingreifen durch Fachpersonal erforderlich.

Mit dem Ziel diese Hemmnisse zu überwinden ist das Projekt „Mobile Mensch-Maschine-Interaktion zur Beauftragung und Steuerung von FTF (MobiMMI)“ entstanden. In diesem Projekt soll die Mensch-Maschine-Interaktion zwischen einem Bediener und einem FTF durch den Einsatz eines sprach- und gestenbasierten Systems erweitern werden, um die Intervention durch den Bediener einfacher und intuitiver zu gestalten und somit die Anschaffungs- und Betriebskosten von FTF signifikant zu senken.

Vor dem Hintergrund der Sicherheit, Ergonomie, Benutzerfreundlichkeit und Integrierbarkeit wird mit diesem Zweck ein mobiles System entwickelt und mit verschiedenen Sensoren zur 3D-Erfassung der Umgebung, zur Indoor-Positionsbestimmung und zur multimodalen Kommunikation ausgestattet. Die aufgezeichneten Daten werden mittels Computer Vision und Machine Learning ausgewertet, sodass der Bediener befähigt wird schnell und unkompliziert auf kritische Betriebssituationen zu reagieren.

Fahrerloses Transportsystem, Fahrerloses Transportfahrzeug, Mensch-Maschine-Interaktion

Gurtfördersysteme sind eine ausgezeichnete Möglichkeit, Schüttgut zu fördern. Mit zunehmender Belastung und Entfernung werden diese Systeme größer und die Energieeffizienz wird zu einem wichtigen Faktor. Der Energieverbrauch von Gurtfördersystemen wird in erster Linie durch die Antriebsleistung bestimmt. Die Antriebsleistung ist die Summe aus der Hauptantriebsleistung und der Leistung aller Zwischenantriebe, sofern vorhanden. Die Implementierung von angetriebenen Stützrollen ermöglicht es, die Belastung des konventionellen Antriebs am Kopf eines Fördersystems zu reduzieren, indem die Belastung auf mehrere angetriebene Rollen aufgeteilt wird. Der Hauptantrieb kann kleiner gebaut werden, was zu einem geringeren Energieverbrauch und damit zu Kosteneinsparungen bei der Produktion führt.

Trotz der großen Möglichkeiten und vielversprechenden Eigenschaften der angetriebenen Rollen wurden sie bisher nicht im täglichen Betrieb eingesetzt. Ohne ausreichende Kenntnisse über das Verhalten der angetriebenen Rollen unter bestimmten Bedingungen, wie Hitze oder Kälte und deren Wirtschaftlichkeit, wird der Nutzen in Frage gestellt. Um den Mangel an Wissen zu beheben, müssen Untersuchungen und Forschungen durchgeführt werden. Ein Prüfstand für angetriebene Rollen ist unerlässlich, um diese Technologie zur Marktreife zu bringen. Gleichzeitig muss ein Testprozess implementiert werden.

Dieses Papier gibt einen Überblick über angetriebene Rollen und einen genauen Einblick in die Entwicklung eines Prüfstandes zur Untersuchung angetriebener Rollen. Mit diesem Prüfstand kann der Einsatz von angetriebenen Rollen unter bestimmten klimatischen Bedingungen simuliert werden. Darüber hinaus können mit Hilfe modernster Technik auch unterschiedliche Lasten und Geschwindigkeiten simuliert werden.

angetriebene Tragrollen, Gurtförderanlagen, Energieeffizienz, Prüfstand, Kosteneinsparungen

In diesem Paper wird die Validierung eines induktiven Sensors für einen energieautarken Sensor zur Zustandsüberwachung nasslaufender Stahlscheibenkupplungen in Schiffsgetrieben vorgestellt. Für einen zuverlässigen Betrieb dieser ist eine permanente Überwachung ihres Zustands sinnvoll. Im Rahmen der zustandsorientierten Instandhaltung werden immer mehr Sensoren in Maschinen installiert. Die Zuverlässigkeit wird noch wichtiger, wenn Menschen durch einen möglichen Ausfall der Maschinen gefährdet werden. Für die Schifffahrt ist es daher unerlässlich, dass zum Beispiel der Antriebsstrang und damit das Getriebe in einwandfreiem Zustand sind. Bei längeren Überfahrten muss der Verschleiß oder gar die Beschädigung wichtiger Komponenten bekannt sein, damit die Wartung proaktiv durchgeführt werden kann. Um diesem Bedarf zu begegnen, wird ein energieautarkes und drahtloses Sensornetz entwickelt. Miniaturisierte Sensorknoten überwachen Drehmoment, Drehzahlen, Temperaturen sowie den Verschleißzustand der Drehmomentübertragungskomponenten. Die zum Betrieb dieser Sensoren benötigte Energie stammt aus der Umgebung. Somit arbeitet das System drahtlos und ohne externe Energieversorgung, wodurch die Installations- und Wartungskosten erheblich sinken. Neben dem Konzept der Sensorintegration im Getriebe wird auch das Energy Harvesting-Konzept näher beschrieben. Schließlich werden Messungen in einer zahnradähnlichen Umgebung durchgeführt und das Verhalten eines magnetoinduktiven Sensors in einer nicht ständig versorgten Situation untersucht.

Schiff, Getriebe, Verschleiß, Sensor, Drehmoment

Dieses Paper beschreibt die Entwicklung und prototypische Implementierung eines energieautarken Sensors zur Zustandsüberwachung von nasslaufenden Lamellenkupplungen in Schiffsgetrieben. Für die präzise Steuerung eines automatisierten Systems und die Überwachung seiner Leistungsfähigkeit ist das Wissen über den möglichen Verschleiß eine wesentliche Voraussetzung. Darüber hinaus bietet die Speicherung von Sensordaten über die Lebensdauer des Systems die Möglichkeit einer langfristigen Zustandsüberwachung. Die Kombination mit verschiedenen anderen technologischen Komponenten schafft eine Lösung, die eine kostengünstige Zustandsüberwachung von Schiffsgetrieben ermöglicht. Im Vergleich zu bestehenden Systemen werden beispielsweise die Kosten für Installation und Wartung erheblich reduziert. Sowohl die Methodik von der morphologischen Box bis zum Feinkonzept als auch die ersten Messungen der Sensoren werden vorgestellt.

automatisiertes System, Zustandsüberwachung, Metrologie, Kupplung, Getriebe

Strukturierte Fabrikplanung stellt einen Schlüssel zur Erhaltung der Wettbewerbsfähigkeit in Hinblick auf den ständig steigenden Druck durch Globalisierung und die hohe Marktdynamik dar. Die Durchführung von Fabrikplanungsprojekten wird jedoch von Unternehmen gescheut, da diese Projekte mit hohem Aufwand verbunden sind. Aus diesem Grund sollen die Prozesse der Fabriklayoutaufnahme und -auswertung durch neue Techniken ergänzt, teilautomatisiert und damit effizienter gestaltet werden.

Fabriklplanung, Drohne, Photogrammetrie, Laserscan, Bildverarbeitung

Der Energiebedarf von Gurtförderanlagen wird im Wesentlichen durch die notwendige Antriebsleistung bestimmt, die sich aus dem Hauptantrieb und Zwischenantrieben zusammensetzt. Durch den Einsatz von angetriebenen Tragrollen kann der konventionelle Antrieb am Kopfende der Förderanlage entlastet und damit geringer dimensioniert werden, was zu Energie- und Kosteneinsparungen führen kann. Im Gegensatz zu konventionellen Kopfantrieben ermöglichen angetriebene Tragrollen die Umsetzung von modularen Förderanlagen. Um die Vorteile von angetriebenen Tragrollen uneingeschränkt nutzen zu können, muss bei der Auslegung und Umsetzung von Förderanlagen eine nicht zu unterschätzende Anzahl von Hemmnissen überwunden werden, wie zum Beispiel die Stromversorgung entlang der kompletten Anlage.

Angetriebene Tragrollen, Prüfstand, Gurtförderanlage, Energieeffizienz

Ein wesentlicher Bestandteil von Gurtförderanlagen sind die Tragrollen. Besonders in Schüttgutförderanlagen, die im anspruchsvollen Gelände mit zahlreichen Steigungen und Gefällen sowie unter extremen Umweltbedingungen in tropischen und arktischen Regionen eingesetzt werden, sind sie erheblichen Belastungen ausgesetzt. Die stetig wachsenden Fördermengen bedingen immer höhere Auflasten und Drehzahlen für die Tragrollen. Diesem Trend wird mit neuartigen Antriebskonzepten entgegengewirkt. So kommen in dezentral angetriebenen Gurtförderanlagen Tragrollen mit intern verbauten Motoren zum Einsatz.

Innerhalb eines Forschungsprojekts wird vom Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) eine duale Messeinrichtung entwickelt, mit der sowohl konventionelle Tragrollen als auch angetriebene Tragrollen geprüft werden können. 

Angetriebene Tragrollen, Prüfstand, Effizienz von Gurtförderanlagen

In der Reklamationsbearbeitung werden 8D-Reports zur Dokumentation der Analyse und Beseitigung von Fehlern eingesetzt. Die Qualität dieser Reports ist jedoch oftmals unzureichend und führt unter anderem zu längeren Bearbeitungszeiten und der Wiederholung von Fehlern. Das neu entwickelte Bewertungssystem QuSys ermöglicht eine automatisierte Überprüfung von 8D-Reports.

Reklamationsbearbeitung, Qualität, Bewertungssystem, Fehler, 8D-Reports

8D-Reports werden für die Analyse und Behebung von Fehlern verwendet, die im Produktionsprozess auftreten. Allerdings ist die Qualität dieser Berichte oft unzureichend und führt zu längeren Verarbeitungszeiten und Fehlern. Durch Zeit- und Kapazitätsbeschränkungen werden 8D-Reports einer ungenügenden internen Qualitätsprüfung unterzogen. In diesem Paper beschreiben wir Probleme mit fehlerhaften 8D-Reports und präsentieren darauf aufbauend ein System, das eine automatisierte Qualitätsprüfung von 8D-Reports ermöglicht. Dieser Beitrag konzentriert sich auf den Aufbau des entwickelten Systems und wie es die Qualität von 8D-Reports innerhalb der Reklamationsbearbeitung verbessert.

Reklamation, Qualitätssystem, Qualitätsmanagement, 8D-Methode, 8D-Report

8D-Reports dienen dazu, Fehler zu analysieren und zu beseitigen. Ihre häufig mangelnde Qualität führt jedoch zu langen Bearbeitungszeiten von Reklamationen und zu Problemen bei der nachhaltigen Fehlerbeseitigung in Unternehmen. Ein automatisiertes Bewertungssystem hilft Qualitätsmängel aufzudecken und bewahrt Unternehmen davor, mangelhafte 8D-Reports an ihre Kunden zu senden.

Qualitätsmanagement, Reklamationsbearbeitung, 8D-Report, Qualitätsbewertung, Bewertungsmethode

Forschungsprojekte