Veröffentlichungen

Der Rückbau stillgelegter Industrieanlagen stellt eine Herausforderung für die Planung und Steuerung der logistischen Prozesse dar. Räumliche und gesetzliche Restriktionen erschweren dabei die Planung und Steuerung der Demontage- und Nachbearbeitungsprozesse. So kann der Rückbau eines stillgelegten Kernkraftwerks bis zu zehn Jahre dauern und Kosten von vier Millarden Euro verursachen.

Gelingt eine systematische Beherrschung der logistischen Prozesse, können Rückbauzeit und anfallende Kosten signifikant reduziert werden. Einen Ansatz hierzu bietet die Entwicklung eines Verfahrens zur kombinierten Steuerung von Demontage- und Nachbearbeitungsprozessen.

Rückbau, Demontageplanung, Demontagesteuerung, Kernkraftwerk

Eine Software, die Fabriklayouts objektiv bewertet, entwickeln Forscher am Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH). Die Auswahl des optimalen Layouts ist damit keine Bauchentscheidung mehr, sondern lässt sich mit Zahlen belegen.

Fabrikplanung, Layoutbewertung, Optimierungsverfahren

Wegenetze für fahrerlose Transportsysteme (FTS) werden bisher meist manuell generiert. Denn Algorithmen geben häufig Ergebnisse aus, die zwar mathematisch optimiert sind, sich aber nicht auf reale Produktionsumgebungen anwenden lassen. Dieses Paper stellt eine Lösung vor: Ein Expertensystem, das klassische Wegfindungsalgorithmen mit einem Fuzzy-System kombiniert und somit das Expertenwissen von menschlichen Wegenetzplanern einfließen lässt. Ergebnisse, die die Effizienz dieser Lösung zeigen, werden in diesem Paper ebenfalls veröffentlicht.

Wegenetz, fahrerlose Transportfahrzeuge, Wegenetzplanung, Fuzzy Logik

Flugzeuge, Schiffe oder Baumaschinen: Für die Montage sogenannter XXL-Produkte wird viel Platz benötigt. Forscher am IPH entwickeln eine Methode, mit der sich Montageflächen automatisch optimal anordnen lassen. So sparen Unternehmen Platz und steigern ihre Produktivität.

XXL-Produkte, Flächenanordnung

Datenbrillen oder Datenhandschuhe als neuartige Mensch-Maschine-Schnittstelle ermöglichen eine intelligente Vernetzung innerhalb der Smart Factory. Aufgrund fehlender Einführungsstrategien zögern kleine und mittelständische Unternehmen mit der Integration dieser Technologien in die Produktion und Logistik. In diesem Zusammenhang beschreibt dieser Beitrag einen reifegradorientierten Ansatz zur systematischen und ganzheitlichen Planung und Steuerung der Einführung dieser interaktiven Assistenzsysteme.

Industrie 4.0, Reifegradmodell, Interaktive Assistenzsysteme, Datenbrillen

Ein geringer Energieverbrauch und eine geringe Fertigungszeit werden in jedem industriellen Prozess der Kurbelwellenherstellung gefordert. Kurbelwellen besitzen eine sehr komplexe Geometrie und werden daher, verglichen mit anderen Schmiedebauteilen, mit einem hohen Gratanteil geschmiedet. Aktuelle Forschungsergebnisse zeigten die Machbarkeit des gratlosen Präzisionsschmiedens von Kurbelwellen. Eine Möglichkeit, eine Kurbelwelle herzustellen ist die Verwendung der drei Fertigungsschritte Querkeilwalzen, mehrdirektionales Schmieden und Fertigschmieden.

Dieses Paper präsentiert die Untersuchungsergebnisse des Einflusses des Schulterwinkels beim Querkeilwalzen auf verschiedenen Parameter des mehrdirektionalen Schmiedens. Zuerst ist der aktuelle Stand der Forschung, die Entwicklung des Prozesses und die Werkzeugkonzepte des Querkeilwalzens und des mehrdirektionalen Schmiedens dargestellt. Danach sind die Ergebnisse des Einflusses des Schulterwinkels auf die Gratbildung, Bauteiltemperaturen, Umformgrad, Umformkraft und Spannung gezeigt. Grundsätzlich entsteht Grat, weil eine rotationsymmetrische Vorform asymmetrisch umgeformt wird. Ein steigender Schulterwinkel führt dabei zu einem größeren Grat unten an den Kurbelwangen.

mehrdirektionales Schmieden, Querkeilwalzen, Kurbelwelle, Parameterstudie, Schulterwinkel

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

Die hohe Störfanfälligkeit bei der Montage großskaliger Produkte verlangt eine kurzfristige Auswahl von Maßnahmen zur Reaktion auf Störungen, um Auswirkungen wie Lieferantenverspätungen oder Auslastungsverluste zu reduzieren. Die Nutzung von Flexibilitätspotenzialen eines Produktionssystems stellt einen Ansatz dar, um diese Herausforderungen zu bewältigen. Dieser Fachbeitrag zeigt auf, welche Flexibilitätspotenziale in diesem speziellen Umfeld zur Verfügung stehen und genutzt werden können.

Montage, Produktionsmanagement, Störungsmanagement

Um die Produktionskosten von Schmiedeteilen zu reduzieren, sind unterschiedliche Ansätze möglich. Speziell für wertvolle Materialien wie Titan stellen die Materialkosten einen Großteil der Produktionskosten dar. Daher kann die Verringerung des Ausgangsmaterials die Gesamtkosten signifikant verringern. Um das Verbesserungspotenzial zu identifizieren, wurde eine bestehende Schmiedeprozesskette untersucht.

Für ein Hüft-Implantat aus Titan wurde eine neue Schmiedeprozesskette entwickelt. Um das anfänglich benötigte Material zu reduzieren, wurde das Querkeilwalzen als Vorformvefahren und das Gesenkschmieden mit Gratsperren untersucht. Der Einfluss der verschiedenen Prozessschritte auf das Endergebnis wurde analysiert und detailliert dargestellt. Um die Vorhersagegenauigkeit des neu entwickelten gratreduzierten Schmiedeprozesses zu erhöhen und Iterationsschleifen von Gesenkauslegungen zu verringern, wurden passende Simulationsparameter unter Berücksichtigung der Randbedingungen der Schmiedeumgebung untersucht. Dies geschieht mittels Finite-Elemente-Analyse (FEA) unter Berücksichtigung von Formfüllung, Prozessstabilität und Pressenkräfte. Beim Einsatz von Querkeilwalzen und Gesenkschmieden mit Gratsperre reduziert der neu entwickelte Schmiedprozess den Gratanteil deutlich von 69% auf 32%.

Querkeilwalzen, Schmieden, Gratreduziert, FEM Simulationen, Gratsperren

In diesem Paper wird die Bildverarbeitung einer binären Einspurcodierung für die Bestimmung des Drehmoments präsentiert. Das Ziel der wissenschaftlichen Untersuchung ist die Bestimmung des absoluten Drehwinkels eines Zylinders und dem anliegenden Drehmoment. Für die Bildaufnahme werden zwei unabhängige Module genutzt, welche jeweils erlauben, die absolute Drehposition und Drehzahl zu erfassen. Bei gleichzeitiger Nutzung beider, kann das Drehmoment bestimmt werden. Markierungen werden mit einem Laserverfahren aufgebracht, um auch eine spätere Umsetzung zu ermöglichen. Der gewählte technologische Ansatz ist das sog. Winkeldifferenzverfahren. Das Konzept der Bildverarbeitung als auch erste Ergebnisse zur Drehmomentmessung aus der zweifachen absoluten Winkelpositionserfassung werden präsentiert.

Bildverarbeitung, Einspurcodierung, Drehmoment

Dieser Vortrag erläutert die Ergebnisse des Forschungsprojekts "4.0 Ready" und geht dabei insbesondere auf die Potenziale und Hemmnisse der Einführung interaktiver Assistenzsysteme sowie die Unterstützung dieser über die Verwendung von Reifegradmodellen ein.

Industrie 4.0, Interaktive Assistenzsysteme, Datenbrillen, Reifegradmodelle

In mehrstufigen Schmiedeprozessen wird das Schmiedeergebnis hauptsächlich von der Geometrie der Vorform bestimmt. Das Auslegen von mehrstufigen Schmiedeprozessen ist dennoch immer noch ein zeitaufwendiger Trial- and Error Prozess. Die Qualität der entwickelten Schmiedeprozesse hängt weiterhin stark vom Erfahrungswissen des zuständigen Konstrukteurs ab. Dieses Paper präsentiert einen Algorithmus, um das multikriterielle Optimierungsproblem der Vorformoptimierung zu lösen. Dazu werden querkeilgewalzte Vorformen untersucht und ein evolutionärer Algorithmus eingesetzt, um die Vorformen so zu verbessern, bis die gewünschten Qualitätskriterien in der Fertigschmiedestufe erreicht werden. Dabei werden die Massenverteilung des Fertigteils, das Vorformvolumen und die Bauteilkomplexität als Bewertungsparameter eingeführt. Es wird eine Formel zur Berechnung des minimal erforderlichen Gratanteils abgeleitet und anhand verschiedener Demonstratorbauteile auf ihre Eignung überprüft. 

Vorformoptimierung, Schmieden, Evolutionäre Algorithmen, Querkeilwalzen

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

Für die genaue Steuerung eines automatisierten Systems sowie die Überwachung hinsichtlich seiner Leistung ist die Kenntnis über das Drehmoment und die Drehzahl eine wesentliche Voraussetzung. Darüber hinaus bietet die Speicherung dieser beiden Messgrößen über die Lebensdauer des Systems die Möglichkeit zur langfristigen Zustandsüberwachung. Aktuelle Verfahren zum Messen des absoluten Drehwinkels und Drehmoments haben den Nachteil, dass diese meist ungenau, indirekt und für die Massenproduktion ungeeignet sind. In diesem Artikel wird ein kombiniertes berührungsloses Messverfahren vorgestellt, das auf dem Winkeldifferenzverfahren basiert. Ziel ist die Entwicklung eines kombinierten optischen Messsystems zur Bestimmung des Drehwinkels und des Drehmoments einer Welle und der dazugehörigen Produktionstechnologie für die Aufbringung der Markierung. Das Messverfahren nutzt zwei unabhängige Module, die sowohl getrennt die Winkel- und Drehzahlmessung, als auch zusammengesetzt die Drehmomentmessung erlauben. Zur einfacheren Integration des Systems in eine Anwendung wird auf Codierscheiben und zusätzliche Torsionswellen und Anbauteile verzichtet. Stattdessen werden die Markierungen der Maßverkörperung durch ein Laserverfahren direkt auf die Oberfläche der Welle aufgebracht. Der gewählte technologische Lösungsansatz basiert auf einem berührungslosen und winkelmessenden Verfahren. Das Konzept sowie erste Forschungsergebnisse werden dargestellt.

Absolutdrehwinkelgeber, Winkeldifferenz, kontalktlose kombinierte Messung, Sensor, Drehmoment

Produktionsprozesse online überwachen, Fabriken digital planen, additiv fertigen – all das lernen Fach- und Führungskräfte in den kostenlosen Schulungen von "Mit uns digital!". Gefördert wird die Digitalisierungs-Offensive vom Bundeswirtschaftsministerium.

Produktionstechnik, Digitalisierung, Industrie 4.0

Die Realisierung einer sogenannten Smart Factory gilt als Kern der Industrie 4.0. Ziel der Smart Factory ist eine vollständige Digitalisierung der Informationen sowie eine intelligente Vernetzung der Maschinen, Lagersysteme und Betriebsmittel. Zur effizienten Integration des Menschen in die Smart Factory sind somit neuartige Mensch-Maschine-Schnittstellen notwendig, welche über interaktive Assistenzsysteme wie Datenbrillen, Datenhandschuhe oder Headsets abgebildet werden können.

Industrie 4.0, Interaktive Assistenzsysteme, Datenbrille

Die Bewertung von Fabriklayouts kann derzeit durch Experten oder aber mithilfe von Simulationsmodellen durchgeführt werden. Die Bewertung durch einen Experten ist schnell und aufwandsarm durchzuführen, jedoch ist sie lediglich qualitativ und in der Regel subjektiv geprägt. Eine quantitative, objektive Bewertung wird durch Simulationsmodelle möglich. Diese sind jedoch teurer sowie zeitintensiver als die Expertenbewertung. Für kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) bedeuten sie oftmals eine zu große finanzielle oder kapazitive Belastung. Um diese Lücke zu schließen, wird in einem Forschungsprojekt eine Methodik entwickelt, welche zukünftig eine aufwandsarme quantitative und somit objektive Bewertung von Fabriklayouts erlauben soll. Die Grundlage dafür bildet die entsprechende Modellierung der Fabriklayouts sowie Berechnungsvorschriften, von denen zwei exemplarisch vorgestellt werden.

Fabrikbewertung, Fabriukplanung, Layoutbewertung

Dieser Artikel beschreibt die Notwendigkeit der Berücksichtigung zeitlicher Dynamik bei der Anordnung von Montageflächen für großskalige Produkte. Diese ist darin begründet, dass die vorhandene Fläche einen Engpass darstellt und duch eine intelligente Anordnung der Flächen die Auslastung der Fabrik erhöht werden kann.

XXL-Produkte, Anordnung von Montageflächen

Um es zukünftig kleinen und mittleren Unternehmen zu ermöglichen, Querkeilwalzen einzusetzen, wurden bisher bestehende Hindernisse aus dem Weg geräumt. Dazu wurde eine Methode entwickelt, wie Querkeilwalzwerkzeuge softwaregestützt konstruiert werden können. Für die beiden Demonstratorbauteile Hüftimplantat und Common-Rail wurden Querkeilwalzprozesse simulationsgestützt ausgelegt. Mit den Querkeilwalz-Vorformen konnten gratreduzierte Stadienfolgen für die beiden Demonstratorbauteile ausgelegt werden. Um die Teile industriell kostengünstig walzen zu können, wurde eine Querkeilwalzmaschine konzipiert, gefertigt und beim Schmiedeunternehmen aufgebaut. So konnte die komplette Stadienfolge des Hüftimplantats erfolgreich getestet werden.

Querkeilwalzen, Umformmaschine, Ressourceneffizienz, Hüftimplantat, Common-Rail

Der Anteil an regenerativen Energieträgern wie Sonne- und Windkraft an der Gesamtstromerzeugung nimmt zu. Infolgedessen sollte der Strom dann verbraucht werden, wenn er verfügbar ist. Über dynamische Stromtarife oder den Handel an der Strombörse werden Kunden dazu bewegt, den Stromverbrauch bei hohen Preisen zu reduzieren. 

Fertigungssteuerung, Energiekosten, Strompreise

Ihre Ansprechpartnerin

Susann Reichert
B. Eng.

Referentin für Public Relations und Marketing

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