Dissertationen

Die am häufigsten verwendete Methode zum Umformen von Schmiedebauteilen in der Warmmassivumformung ist das gratbehaftete Gesenkschmieden. Dabei wird ein Materialüberschuss über die Gratbahn verdrängt und bildet den Grat. Die Gratbahn, welche üblicherweise unveränderlich ist, hat entscheidenden Einfluss auf den Stofffluss im Gesenk und damit auf die Formfüllung, die Materialausnutzung und weitere Prozesseigenschaften.

In dieser Arbeit wurde eine variable Gratbahn entwickelt, welche im Umformprozess in vertikaler Richtung veränderlich ist. Sie kann dazu genutzt werden den Stofffluss während des Umformprozesses zu verändern. Dadurch ist es möglich mehr Material im Gesenk zu halten und die Formfüllung zu verbessern. In experimentellen Versuchen wurde eine maximale Verbesserung der Steighöhe des Materials bei einem Versuchsbauteil von 4,6 mm bzw. 17,2 % erreicht. Zudem wurde der Einfluss verschiedener Parameter, wie der Werkstücktemperatur, der Freischaltkraft oder der Höhe der variablen Gratbahn evaluiert.

Zur Anwendung einer variablen Gratbahn auf andere Schmiedebauteile wurde eine Richtlinie auf Basis von FEM-Simulationen gestaltet. Die Richtlinie zeigt eine Empfehlung für ein Vorgehen zur Gestaltung einer variablen Gratbahn für verschiedene Schmiedebauteile zur Verbesserung der Formfüllung auf.

Massivumformung, Finite-Elemente-Methode (FEM), Gratbahn, Stofffluss, Werkzeuggestaltung

Die industrielle Wertschöpfung wird zunehmend von der Dynamik der Märkte getrie-ben. Für den Unternehmenserfolg ist die Beherrschung dieser Dynamik in Produktion und Logistik entscheidend. Eine stärkere Bedeutung bekommt dabei auch die Wert-schöpfung in Netzwerken. Eine hohe Prozessorientierung führt zu stärkeren dynami-schen Wechselwirkungen auch zwischen den Produktionsstufen.

Die Unternehmen brauchen Kenntnisse darüber, wie sie die Dynamik in ihren pro-duktionslogistischen Prozessen beherrschen, aber auch wie sie die Auswirkungen auf die versorgenden und abnehmenden Prozesse begrenzen. In der vorliegenden Arbeit werden daher aufbauend auf einem neuen Modell zur Erklärung dynamischer Prozesse die Dynamik verstärkenden Effekte erarbeitet. Dabei werden sowohl de-terministische als auch stochastische Wechselwirkungen berücksichtigt. Nach der Beschreibung dieser Wechselwirkungen sowohl für Fertigungs- als auch für Monta-geprozesse wird ihr Einfluss auf die logistischen Zielgrößen mithilfe bekannter logis-tischer Modelle bestimmt. Des Weiteren werden daraus Handlungsempfehlungen für die Beherrschung der Dynamik abgeleitet.

Aufbauend auf diesen Erkenntnissen zur Dynamik wird ein quantitatives Entschei-dungsmodell für konvergierende Prozesse vorgestellt. Das Modell ermöglicht durch Synchronisation der logistischen Reaktionsfähigkeit abgestimmt auf Änderungen seitens der Nachfrage zu reagieren, um die Dynamik dadurch zu begrenzen.

Dynamik, Produktionsplanung und -steuerung, Produktionsnetzwerke

Die Halbwarmmassivumformung stellt aufgrund guter Bauteileigenschaften eine interessante Alternative zur Warmmassivumformung dar. Angesichts der geringeren Umformtemperatur und der dadurch erhöhten Fließspannung des umzuformenden Materials verschiebt sich das Beanspruchungskollektiv im Gesenk zu höheren mechanischen und geringeren thermischen Beanspruchungen. Um Verschleiß entgegenzuwirken, sind entsprechend angepasste Gesenkmaterialien und Verschleißschutzschichten notwendig. Aufgrund ihrer hohen Härte und ihres guten Reibverhaltens scheinen wasserstoffhaltige amorphe Kohlenstoffschichten für dieses Anwendungsgebiet geeignet zu sein.

Verschiedene wasserstoffhaltige amorphe Kohlenstoffschichten wurden auf Gesenke abgeschieden und deren Verschleiß nach Durchführung von Massivumformversuchen charakterisiert. Die Ergebnisse belegen die Eignung der Schichten als Verschleißschutzschicht für das genannte Beanspruchungskollektiv. Für eine mit 40 At-% Chrom dotierte wasserstoffhaltige amorphe Kohlenstoffschicht konnte nachgewiesen werden, dass diese einen effektiven Verschleißschutz bis zu einer Umformtemperatur von 950 °C bietet. Hierbei resultieren am Gesenk Oberflächentemperaturen bis etwa 510 °C.

Halbwarmmassivumformung, Verschleiß, diamond-like carbon (DLC)

Bei der Herstellung gratloser Schmiedebauteile kommt der Auslegung der Stadienfolge im Hinblick auf eine vollständige Formfüllung eine besondere Bedeutung zu. Hierbei spielen die Vorformverfahren eine wichtige Rolle. Eine prozessangepaßte Volumenverteilung in der Vorform ist die Voraussetzung für eine vollständige Formfüllung der Endform.

In dieser Arbeit "Querkeilwalzen und mehrdirektionales Umformen als Vorformverfahren zur Herstellung von Kurbelwellen" werden die Vorformverfahren Querkeilwalzen und mehrdirektionales Umformen hinsichtlich ihrer Eignung zur Vorformung von Kurbelwellen in einem gratlosen Gesenkschmiedeprozess untersucht. Die Auslegung der Vorformverfahren und der Stadienfolgen erfolgt mittels der Finiten-Elementen-Methode (FEM). Experimentell untersucht wird in dieser Arbeit das Vorformverfahren Querkeilwalzen.

Zur Reduzierung der Vorformschritte in der Stadienfolge von Kurbelwellen wird eine direkte Verknüpfung vom Querkeilwalzen mit der mehrdirektionalen Umformung untersucht. Hierzu wird ein neues mehrdirektionales Werkzeugkonzept entwickelt.

Querkeilwalzen, mehrdirektionale Umformung, Kurbelwelle, Gratloses Gesenkschmieden, FEM

Die Unternehmen der Werkzeugbaubranche sind einer hohen Wettbewerbsintensität ausgesetzt. Um Kundenaufträge zu erhalten, müssen sie verlässliche Angebote in kurzer Zeit abgeben. Die dafür vorliegenden rudimentären und teilweise unvollständigen Informationen über das Werkzeug sind nur bedingt für eine verlässliche Herstellkostenermittlung geeignet. Die vorliegende Arbeit verfolgt daher das Ziel, die Werkzeugbauunternehmen bei der Angebotserstellung durch eine Methode zur merkmalbasierten Herstellkostenermittlung zu unterstützen. Wesentliche Grundlage bildet eine digitale Repräsentation des zu betrachtenden Werkzeugs, die mittels eines Regelwerks durch eine automatisierte CAD-Modellerstellung erzeugt wird. Die Methode wird in Form eines Expertensystems umgesetzt. Die Herstellkostenermittlung erfolgt zum einen, indem die Kosten für die mechanische Bearbeitung mittels eines analytischen Verfahrens auf Basis des CAD-Modells bestimmt werden. Zum anderen werden die Herstellungsprozesskosten mit Hilfe eines Data Mining-basierten Verfahrens ermittelt, indem Merkmale aus dem CAD-Modell abgeleitet werden und als Eingangsgrößen für Prognosemodelle dienen. Anhand von Praxisbeispielen wird die Anwendung des Expertensystems in der Praxis beschrieben und die Methode evaluiert. Dabei werden die praktische Anwendbarkeit und die Grenzen der Methode aufgezeigt.

Werkzeugbau, Angebotskalkulation, Data Mining, Expertensystem

Natursteine werden aufgrund ihrer vielfältigen Eigenschaften und ihrer Ästhetik als Baumaterialien z. B. für Fußböden, Treppenstufen und Fassadenverkleidungen verwendet. Für das Zerteilen des Natursteins in einzelne Platten haben sich Trennschleifscheiben aufgrund ihrer Eigenschaften durchgesetzt. Bei der Herstellung von Platten und Fliesen entstehen Zerspanungsraten von mehr als 60 %, die zu einem Verlust von Rohmaterial sowie zu hohen Werkzeug- und Energieaufwänden führen. Durch eine Reduzierung der Schnittfugenbreite bei Einhaltung der geforderten Bearbeitungsqualität können diese Aufwände reduziert und die Wirtschaftlichkeit des Trennschleifprozesses gesteigert werden. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein Trennschleifprozess-Regelkreis für dünne Trennschleifscheiben, mit dem Ziel der Steigerung der Prozesssicherheit, untersucht. Die eingesetzte Trennschleifscheibe ist um 40 % schmaler als industrieübliche Scheiben. Für die Realisierung des Regelkreises wurde ein Überwachungssystem entwickelt, das die eingriffsnahe Messung der auftretenden axialen Beschleunigung der Trennschleifscheibe während des Trennschleifprozesses ermöglicht. Als Sensoren werden piezoelektrische Elemente verwendet. Auf Grundlage von Trennschleifuntersuchungen wird ein Trennschleifprozess-Regelkreis entwickelt und untersucht. Der Regelkreis variiert die Vorschubgeschwindigkeit in Abhängigkeit der axialen Werkzeugschwingung. Durch den entwickelten Regelkreis werden weitere Erkenntnisse über das Schwingungsverhalten einer Trennschleifscheibe während eines Prozesses gewonnen und Ansätze zur Steigerung der Bearbeitungsqualität dünner Trennschleifscheiben durch eine Prozessregelung aufgezeigt.

Trennschleifen, Naturstein, Prozessüberwachung, Prozessregelung

Die mittelfristige Auslastungs- und Ressourcenplanung für einen Presswerkverbund stellt eine große Herausforderung dar. Um hochwirtschaftlich produzieren zu können, ist es notwendig, sich im Spannungsfeld zwischen maximaler Maschinenauslastung, homogenen Auslastungsverteilungen innerhalb der Pressenanlagen und minimalem Arbeitskräfteeinsatz zu bewegen. Komplexe Fertigungsprozesse, unregelmäßige Maschinenleistungen und eine hohe Anzahl an schwankenden Teilebedarfen veranlassen dazu, eine neue simulationsgestützte Planungsmethodik zu entwickeln und einzuführen, um die Planungsgenauigkeit im Presswerk zu steigern. So besteht die Zielsetzung in einer antizipativen, zielgenauen Definition und Schaltung einer simulierten Produktionsfahrweise sowie der dazu notwendigen Produktionsressourcen und Produktionskapazitäten. Im Rahmen einer Analyse der relevanten Planparameter im mittelfristigen Planungszeithorizont im Karosseriepresswerk erfolgt eine Entwicklung einer presswerkspezifischen Planungsmethode, deren anschließende Validierung in einem Anwendungsbeispiel durchgeführt wird. Um eine effiziente simulationsgestützte Auslastungs- und Ressourcenplanung ganzheitlich sicherzustellen, erfolgt die Umsetzung und Validierung im konzipierten und implementierten neuen Softwarewerkzeug. Die Entwicklung von mehreren alternativen simulierten Planungsszenarien und die darauf stattfindende ganzheitliche Bewertung der simulierten Planungsprozesse nach geänderten Randbedingungen sollen zudem die Auswahl eines effizienten Simulationsprozesses sicherstellen. Das unmittelbare Resultat der Definition der simulierten Planungsprozesse trägt zu einer Steigerung der Planungsergebnisqualität zwischen Planwert im Belegungsplanungstool und dem Istwert in der späteren tatsächlichen Produktion bei. Die Konsequenz dessen stellen damit verbundene Effizienzsteigerungen in Form von eingesparten Produktionskapazitäten und Ressourcenbedarfe im Presswerkverbund dar.

Planungsprozess, Belegung, Auslastungen, Ressourcen, Simulation

Durch den Einsatz von Temperiersystemen in Spritzgießwerkzeugen wird die Reduzierung der Zykluszeit und die Erhöhung der Formteilqualität angestrebt. Neue Fertigungsverfahren wie das selektive Laserschmelzen ermöglichen den schichtweisen Aufbau von Temperiereinsätzen und erlauben die freie Gestaltung von Temperiersystemen nah an der Formteilgeometrie. Mit diesen konturnahen Temperiersystemen können z. B. die Zykluszeiten reduziert werden. Die Freiheitsgrade bei der Auslegung von Temperierkreisläufen steigen mit den neuen Fertigungsverfahren jedoch, was die manuelle Auslegung erschwert und die Simulationszeiten verlängert. Methoden zur dreidimensionalen Auslegung von konturnahen Temperiersystemen unter Berücksichtigung von Geometrie- und Prozessparametern sind derzeit nicht verfügbar. Unterstützung bietet eine neuartige Software, die die Kanäle konturnah auslegt und dadurch die Formteilqualität und die Zykluszeit bei minimiertem Konstruktionsaufwand verbessert.

Spritzgießen, konturnahe Temperiersysteme, Auslegung, naturanaloge Verfahren

Halbwarm geschmiedete Werkstücke weisen im Vergleich zu warm geschmiedeten Vorteile auf, wie z. B. bessere Oberflächenqualitäten, geringere Randentkohlung und engere Toleranzen. Das geometrische Spektrum halbwarm geschmiedeter Werkstücke ist bislang begrenzt. Durch das Querkeilwalzen kann dieses Spektrum um zylindrische Langteile erweitert und zusätzliches Potential z. B. in Form von Materialeinsparung und kurzen Taktzeiten genutzt werden. In dieser Arbeit wird eine Methode zur Auslegung von Querkeilwalzprozessen entwickelt und ein Parameterfenster zum halbwarmen Querkeilwalzen abgeleitet. Die entwickelte Methode beinhaltet FEM-Simulationen und experimentelle Untersuchungen mit einem geometrisch kleinskalierten Walzprozess. Für die experimentellen Untersuchungen wird ein Querkeilwalzapparat entwickelt, der in eine hydraulische Presse integriert werden kann und die Montage unterschiedlicher Keilwerkzeuge in Flachbackenbauart erlaubt. Die Ergebnisse der FEM-Simulationen und kleinskalierten Untersuchungen werden auf einen zum Vorformen dienenden industriellen Querkeilwalzprozess innerhalb einer Schmiedeprozesskette zur Herstellung eines Zweipunkt-Lenkers übertragen.

Massivumformung, Querkeilwalzen, halbwarm, Kleinskalierung, Prozessauslegung

Störungen in der Produktion, die negative Auswirkungen auf die Zielgrößen der Produktionslogistik haben, müssen im Rahmen des Logistikcontrollings erkannt und behoben werden. Unternehmen beschäftigen häufig nicht ausreichend qualifizierte Mitarbeiter, die die beherrschbaren logistischen Zusammenhänge in der Produktion kennen und zielgerichtet auf die Verbesserung des logistischen Prozesszustands einwirken können. Zusätzlich fehlt häufig grundlegendes Wissen über die komplexen Zusammenhänge der Zielgrößen und die einzuleitenden Maßnahmen gegen Störungen in der Produktion. In der vorliegenden Dissertation wird ein Lösungsansatz zur modellgestützten Diagnose von Störungen in der Produktionslogistik entwickelt. Dieser wird in einem Assistenzsystem beispielhaft umgesetzt, so dass Mitarbeitern von der Abweichungsfeststellung über die Ursachenfindung bis zur Maßnahmenableitung assistiert werden kann.

Produktionslogistik, Diagnose, Assistenzsystem, modellgestützte Regeln, Ursache- Wirkungsnetz

Die Leistungsfähigkeit des Menschen ist im Tagesverlauf Schwankungen unterworfen. Als Kritikpunkt an einer von Graf entwickelten Leistungskurve ist exemplarisch die fehlende Differenzierung der Menschen nach Biorhythmus (Morgen- und Abendtyp) zu nennen. Zudem betrachtete die Studie keine geistige Komponente. Eine Analyse zirkadianer Leistungsschwankungen des Menschen in der industriellen Montage ist bislang noch nicht explizit untersucht worden. Mit der vorliegenden Arbeit wird diese Lücke geschlossen. Anhand eines geeigneten industriellen Arbeitssystems werden erstmalig zirkadiane Leistungsschwankungen bei manuellen Montagetätigkeiten in Abhängigkeit unterschiedlicher Einflussfaktoren (z. B. "Geschlecht", "Alter", "Biorhythmus") erfasst und analysiert. Der Zusammenhang zwischen Leistungsschwankungen und den ermittelten Einflussfaktoren wird mit einem datenanalytischen Verfahren statistisch abgesichert. Abschließend werden Anwendungsgebiete (z. B. Schichtarbeit, Taktanpassung) für eine Nutzbarmachung der nachgewiesenen Leistungsschwankungen erfasst und Potentiale zur Berücksichtigung aufgezeigt.

Leistungsschwankung, Montage, Arbeitsssystem, stastische Datenanalyse

Unternehmen, die für ihre Produktion Werkzeuge einsetzen und bei denen der typische Werkzeugkreislauf mit Aufarbeitung und Wiedereinsatz vorzufinden ist, sind bestrebt, den mittleren Bereitstellungsverzug einsatzbereiter Werkzeuge zu senken. Zur Verbesserung der Verfügbarkeit in der Produktion kann die Anzahl der Werkzeuge im Kreislauf oder auch die Standmenge der Werkzeuge erhöht werden. Dies führt aber wiederum zu höheren Kosten. Somit kann die Erreichung eines Ziels zu Lasten eines anderen gehen. Den zentralen Bestandteil der Arbeit stellt die Modellierung eines typischen Werkzeugkreislaufs in einem Simulationsmodell dar. Somit konnten der prinzipielle Zusammenhang zwischen den Kennzahlen Bereitstellungsverzug und Werkzeugbestand sowie deren Beeinflussbarkeit durch organisatorische und technologische Maßnahmen im Rahmen von Simulationsstudien gezeigt werden.

Bereitstellungsverzug, Werkzeuglogistik, Werkzeugbestand, Werkzeugversorgung, Materialflusssimulatio

Blechteile verlangen zur Montage oftmals stiftförmige Fügeelemente, die bei hohen Anforderungen an die Dichtheit oder den elektrischen Kontakt schweißtechnisch gefügt werden. Dafür bieten sich Lichtbogenbolzenschweißverfahren an, die bisher separat an Schweißstationen ausgeführt werden, wodurch Handhabungsoperationen und Zwischenlagerungen von Teilen notwendig sind. Um die Prozesskette zu verkürzen sind Lösungen zur Integration des Lichtbogenbolzenschweißens in Blechbearbeitungswerkzeuge erforderlich. In dieser Arbeit wird eine Lösung zum Lichtbogenbolzenschweißen mit Spitzenzündung innerhalb von Blechbearbeitungswerkzeugen dargestellt. Das entwickelte Schweißmodul wird in einem Werkzeug mit Hilfe einer Bandanlage automatisiert. In Versuchen im getakteten Betrieb werden die erreichbare Fügequalität, sowie die Wechselwirkungen zwischen Schweißprozess und Werkzeug analysiert und die Prozessstabilität dargestellt, und die Robustheit des integrierten Schweißprozesses untersucht.

Blechverarbeitung, Lichtbogenbolzenschweißen, Spitzenzündung, Folgeverbundwerkzeug, Prozessintegrati

Produzierende Unternehmen sind aufgrund sich ständig verkürzenden Produktlebenszyklen mit immer häufigeren Produktausläufen konfrontiert. Diese weisen ein hohes Kosteneinsparpotenzial in Form vermeidbarer Restbestände nach dem Auslauftermin auf. Trotz dieses Potenzials wird dem Management von Produktausläufen in der Praxis nur unzureichend Aufmerksamkeit gewidmet. Methoden, Modelle, Leitfäden oder Kennzahlen zur Unterstützung eines effizienten Auslaufmanagements fehlen derzeit noch. Erschwerend kommt hinzu, dass die Produkterstellung bei Produkten mit einer Vielzahl an Komponenten und Einzelteilen meist durch mehrere Unternehmen erfolgt. Die Koordination und Zusammenarbeit dieser Produktionsnetze oder auch Supply Chains erschwert zusätzlich die effiziente Abwicklung eines Produktauslaufs. Die vorliegende Arbeit präsentiert eine methodische Unterstützung zum Auslaufmanagement in Produktionsnetzen, so dass Unternehmen eines Netzes die Kosteneinsparpotenziale erschließen können.

Auslaufmanagement, Supply Chain Management, Produktionsplanung

Die flexible Anpassung von Produktions- und Logistikprozessen an die sich veränderten Kundenbedürfnisse ist zur Sicherung unternehmerischen Erfolgs eine immer stärker werdende Herausforderung für Unternehmen. Daraus resultieren Anforderungen an die Produktionssteuerung, welche nicht zuletzt aufgrund der wachsenden Bedeutung der Montage für die industrielle Produktion ganzheitlich sowohl Fertigungs- als auch Montageprozess-übergreifend betrachtet und ausgelegt werden muss. Die kosten- und termingerechte Versorgung der Montage (horizontale Synchronisation) mit eigen gefertigtem und einem steigenden Anteil fremd beschafftem Material ist eine bislang wissenschaftlich wenig thematisierte Aufgabe. Diese logistische Herausforderung kann durch ein Konzept zur Montagesynchronen Auftragssteuerung unterstützt werden. Der Synchronisationsansatz fokussiert dabei auf die Kompensation von Störungsauswirkungen auf die Montage sowie der Flexibilitätssteigerung von Veränderungen im Auftragsdurchlauf. Aufbauen auf einem ganzheitlichen Synchronisationsansatz zwischen Teilefertigung und Montage wird das entwickelte Konzept für eine vorausschauende Fehlteilvermeidung ein eine ganzheitliche, montageorientierte Synchronisations der Materialversorgungsprozesse für die Montage (vertikale Synchronistation) mit dem Ziel einer verbesserten Termintreue von Partneraufträgen erweitert.

Produktionslogistik, Produktionsmanagement, Produktionssteuerung, Montage, Synchronistation

In der Dissertation werden die Grundlagen der kapazitiven Fremdvergabe zwischen Presswerken dargestellt. Darüber hinaus werden Ansätze zur Auswahl von Fremdvergabeumfängen und zur Bewertung von Fremdvergabeszenarien analysiert sowie anhand von Anforderungen an Lösungsansätze überprüft. Das Ziel der Arbeit ist die Entwicklung einer Methode zur Anbahnung von kapazitiven Fremdvergaben zwischen Presswerken. Die Struktur der Methode wird anhand von Methodenschritten und Analyseobjekten beschrieben. Der Ablauf und die Anwendung der Methodenschritte werden dargestellt. Am Beispiel eines realen Kooperationsszenarios erfolgt die Überprüfung der Methode auf Funktionalität und Praxistauglichkeit. Abschließend wird die Methode einer kritischen Beurteilung unterzogen.

Presswerk, Blechteilherstellung, kapazitive Fremdvergabe, Kooperation

Hinter dieser Dissertation verbirgt sich die praxisrelevante, bisher unbeantwortete wissenschaftliche Kernfrage, für welchen Servicegrad auf Vorrat beschaffter Artikel sich ein produzierendes Unternehmen entscheiden soll. Ziel der Arbeit ist die Entwicklung eines entscheidungsunterstützendes Modells zur Bestimmung des gegenüber der Produktion zu erreichenden Servicegrads von Artikeln im Beschaffungslager unter Berücksichtigung sowohl des aus Fehlmengen in der Produktion resultierenden Schadens (z. B. Leerkosten) als auch der zur Erreichung des Servicegrads anfallenden Kosten der logistischen Organisationseinheiten (z. B. Lagerhaltung). Aufbauend auf den in der Wissenschaft bekannten Fehlmengenkostenarten und mit Hilfe der in der Ingenieurwissenschaft unter WIENDAHL und NYHUIS entwickelten logistischen Kennlinien wird die Kernfrage bearbeitet und beantwortet.

Bestand, Fehlmengenkosten, Fehlzeit, Lagerhaltungskosten, Lieferverzug, Logistikkosten, Produktion,

Beim konventionellen Schmieden wird zur Sicherstellung der Formfüllung mit einem Materialüberschuss von bis zu 50 % der Bauteilmasse geschmiedet. Das gratlose Präzisionsschmieden ermöglicht deutliche Materialeinsparungen. Das wirtschaftliche Potenzial des Präzisionsschmiedens gegenüber dem konventionellen Schmieden liegt in den engeren Geometrietoleranzen und in der Verkürzung der Prozesskette. Die in dieser Arbeit entwickelte Stadienfolge zum gratlosen Präzisionsschmieden einer Zweizylinderkurbelwelle besteht aus vier Umformoperationen: zwei Querfließpressprozessen sowie einem mehrdirektionalen Umformprozess. Das abschließende Präzisionsschmieden im geschlossenen Gesenk stellt die Endgeometrie der Kurbelwelle her. Um die geforderten Toleranzen von IT 7 bis IT 9 zu erreichen, wird eine neu entwickelte Methode zur Schrumpfungskorrektur eingesetzt, die ein homogenes Aufmaß beinhaltet und die inhomogenen Spannungs- und Temperaturzustände im Bauteil berücksichtigt.

Gratloses Gesenkschmieden, Präzisionsschmieden, Kurbelwelle, FEM

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

Kreisförmig verkettete Produktionssysteme sind weit verbreitete Anlagen. Deren Hersteller sichern die Leistungsfähigkeit und die Wirtschaftlichkeit bereits im Angebot zu. Bislang steht kein Hilfsmittel zur Absicherung der Planungsergebnisse zur Verfügung, da entwickelte Verfahren nur unter idealisierten Bedingungen oder mit erheblichem Aufwand eingesetzt werden können. In dieser Arbeit wird eine neuartige Methode beschrieben, die Planern in der Angebotsphase die Konfiguration von Anlagen hinsichtlich leistungs- und wirtschaftlichkeitsorientierter Kriterien ermöglicht. Dabei werden Data Mining-Algorithmen zur Prognose leistungsorientierter und Kostenkennlinien zur Vorhersage wirtschaftlichkeitsorientierter Kennwerte genutzt. Der Planer entscheidet anhand der Kennwerte, ob auf dieser Basis ein Angebot erstellt wird. Im Rahmen der Arbeit wird gezeigt, dass mit der Methode Aussagen getroffen werden können, wie die Konfiguration eines kreisförmig verketteten Produktionssystems zu bewerten ist. Weiterhin erfolgt die Vorstellung und Diskussion von Untersuchungsergebnissen hinsichtlich der Güte und der Grenzen der Methode.

Verkettete Produktionssysteme, Planung, Kennlinien, Data Mining

Ihre Ansprechpartnerin

Susann Reichert
B. Eng.

Referentin für Public Relations und Marketing

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