Der Beitrag beschäftigt sich mit Technologietrends in der Logistik und zeigt ein User-Interface mit der Fokussierung auf Sprachsteuerungen für den Einsatz bei fahrerlosen Transportfahrzeugen (FTF). Darüber hinaus wird eine multimodale Mensch-Maschine-Interaktion (MMI) vorgestellt, die über Spracherkennung und Elektroenzephalographie (EEG) die Möglichkeit zur Kommunikation und Steuerung von FTF bietet. Es wird gezeigt, welche Potenziale durch die Fusionierung von akustischen Sprachsignalen und der nichtinvasiven Aufnahme von Gehirnstromwellen mittels EEG-Headsets zur Verfügung stehen. Durch das Detektieren des kognitiven und emotionalen Zustands des Bedieners aus den Signalverläufen des EEG wie bspw. Aufmerksamkeit und mentale Anstrengung soll eine intelligente MMI realisiert werden. Dadurch können in Zukunft Dialoge zwischen Mensch und Maschine effizienter gestaltet und die Eingabe von Fehlzuweisungen, bspw. durch erneutes Abfragen einer Bestätigung bei erkannter Unaufmerksamkeit, minimiert werden. In dem Beitrag werden erste Erkenntnisse gezeigt. Abschließend wird ein Ausblick auf kommende Untersuchungen gegeben.
Fahrerlose Transportsysteme, fahrerlose Transportfahrzeuge, Sprachsteuerung, EEG
In dem Vortrag wurde das IPH - Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH mit seinen drei Arbeitsgebieten Umformtechnik, Logistik und Automatisierungstechnik vorgestellt. Forschungs- und Beratungsschwerpunkte des Instituts wurden an Praxisbeispielen diskutiert. Außerdem wurden das Thema Industrie 4.0 sowie aktuelle Forschungsprojekte in diesem Themenfeld erläutert.
Industrie 4.0, Automatisierungstechnik, Logistik
Unter kognitiven technischen Systemen werden im Rahmen von Industrie 4.0 Systeme verstanden, die ihre Funktionalität flexibel und vollkommen individuell auf die spezifischen Anforderungen eines Bedieners oder eines Produkts anpassen können. Technische Systeme bilden kognitive Fähigkeit über eine große Bandbreite von intelligenter Sensorik ab. In diesem Vortrag werden Beispiele für kognitive Systeme aus der Intralogistik aufgezeigt.
Intralogistik, kognitives System, Sensorik, Industrie 4.0
Kolben für Verbrennungsmotoren bestehen in der Regel aus Aluminium. Die steigenden Anforderungen an Effizienz und Leistung in Kfz-Motoren können durch die Verwendung von Stahlkolben erfüllt werden, die wahrscheinlich in der Automobilindustrie in den nächsten Jahren eingesetzt werden. Kolben sind meist geschmiedet und eine teure Bearbeitung ist notwendig, um sie einbaufertig zu finalisieren. In der Regel wird ein eindirektionales Schmiedeverfahren angewendet. Mit diesem ist es nicht möglich, Hinterschnitte zu schmieden. Bei Kolben ist die Kolbenbolzenbohrung ein solcher Hinterschnitt. Mit Hilfe des mehrdirektionalen Schmiedens ist ein Hinterschnittschmieden möglich und ein Vorformen der Kolbenbolzenbohrung kann realisiert werden. Zum einen führt dieses zu einer verbesserten Materialausnutzung und zum anderen wird die nachfolgende mechanische Bearbeitung vereinfacht aufgrund einer leichteren Positionierung des Schmiedeteils. Derzeit sind entsprechende Schmiedewerkzeuge in der Entwicklung. Sie werden in einer industriellen Umgebung auf einer Exzenterpresse getestet. Die Schmiedeteile werden anschließend bezüglich Qualität sowie die Werkzeuge hinsichtlich Verschleißes geprüft und final die Wirtschaftlichkeit dieses neuen Verfahrens analysiert.
Kolben, Stahl, Schmieden, Kolbenbolzenbohrung, Hinterschnitt, mehrdirektional
Schmiedeunternehmen sind häufig Zulieferer der Automobilindustrie, die durch die implementierten Prinzipien der Just-In-Time Produktion besonders hohe Anforderungen an die Logistikleistung (Mengen- und Termintreue) ihrer Zulieferer stellt. Darüber hinaus ist der Kostendruck in dieser Branche sehr hoch, sodass Schmiedeunternehmen bestrebt sind, ihre Logistikkosten zu minimieren. Eine der Einflussgrößen auf diese Logistikkosten ist die Höhe des in einem Unternehmen vorhandenen Werkzeugbestands. Da die Werkzeugkosten einen hohen Anteil an den Produktkosten haben, birgt die strategische Positionierung zwischen Logistikleistung und -kosten in der Schmiedeindustrie ein großes Potential. Während jedoch eine zu geringe Anzahl an Werkzeugen zu Wartezeiten in der Produktion und häufigerem Rüsten durch Losteilung sowie einer damit einhergehenden Rüstzeiterhöhung von bis zu 30 % führen kann, ist eine mögliche Folge zu hoher Werkzeugbestände die Erhöhung von Prozessunsicherheiten durch eine verlängerte und stärker streuende Kreislaufdurchlaufzeit. Im Folgenden wird ein strukturierter Ansatz zur Positionierung der Werkzeugversorgung zwischen Logistikleistung und -kosten vorgestellt.
Produktionsplanung und -steuerung, Werkzeugbestandscontrolling, Servicegrad, Betriebsmittelmanagemen
In diesem Paper wird der Vergleich der Simulationen der Querkeilwalzprozesse mit echten Versuchen mit flachen Querkeilwalzwerkzeugen vorgestellt. Die untersuchten Materialien sind Titan und bainitischer Edelstahl. Erste Simulationen wurden verwendet, um die geeigneten Parameter-Kombinationen für die untersuchten Materialien herauszuarbeiten. Anschließend wurden mit diesen Parametern, und zusätzlich mit einigen Variationen, Werkzeuge hergestellt, um ein Parameterfeld um diesen Bereich zu untersuchen. Der Zweck dieser Untersuchungen ist es, geometrische und Prozessparameter, mit denen ein stabiler Querkeilwalzprozess für bainitischen Stahl und Titan möglich ist, zu finden.
Querkeilwalzen, Bainitischer Edelstahl, Titan, FE-Simulationen
Für produzierende Unternehmen stellt der Produktionsanlauf oft eine erfolgskritische Phase dar, die es effizient zu planen und überwachen gilt. Mit einem Reifegradmodell kann eine Aussage über die Güte der Prozesse im Produktionsanlauf anhand beschreibender Kennzahlen erfolgen. Dazu werden die Kennzahlausprägungen in Reifegradstufen eingeteilt. Anhand von Aggregationsebenen kann ein Soll-Ist-Vergleich anhand einer Spitzenkennzahl vorgenommen werden.
Anlaufmanagement, Produktionsanlauf, Reifegradmodell, Aggregationslogik
Die Basis des Toyota-Produktionssystems, und damit auch Grundphilosophie Ganzheitlicher Produktionssysteme, ist die absolute Eliminierung von Verschwendung. Visuelles Management unterstützt diesen Prozess im Unternehmen. Es dient dazu, Abweichungen von einem festgelegten Standard sichtbar zu machen. Abweichungen vom Standard sind als Hinweis auf Probleme zu verstehen, die es im Sinne der kontinuierlichen Verbesserung zu beheben und den verbesserten Prozess zu standardisieren gilt. Der Beitrag beschreibt die Grundlagen des Visuellen Managements und geht auf ausgewählte Methoden ein (z. B. 5S). Im Anschluss wird die Umsetzung anhand eines Praxisbeispiels der Siemens AG beschrieben.
Visuelles Management, Ganzheitliche Produktionssysteme, Lean Production, schlanke Produktion
Die Montagesteuerung muss bei Störungen im Ablauf einer Baustellenmontage, wie zum Beispiel einem defekten Werkzeug, kurzfristig reagieren, um negative Folgen, wie Lieferverzögerungen oder Zusatzkosten, zu vermeiden. Es wird eine Methode beschrieben, die auf Basis strukturierter Montagepläne und mit Hilfe einer statistischen Online-Simulation schnell verschiedene Handlungsoptionen identifiziert und bewertet. Aufbau und Ablauf der dafür entwickelten Simulation sind weiterer Gegenstand dieses Artikels.
Montagesteuerung, Simulation, Produktionsplanung und -steuerung, Störungsmanagement
Die Verringerung des Werkzeugverschleißes ist ein effektiver Weg, um Kosten in der Massivumformung einzusparen. Um die Standzeit der Werkzeuge zu verlängern werden daher spezielle Beschichtungen und Wärmebehandlungen eingesetzt. Diamond like Carbon (DLC) Schichten zeigen eine hohe Härte und sehr gute Reibeigenschaften. Aufgrund des Verhaltens bei hohen Temperaturen sind diese Schichten für die Warmmassivumformung jedoch ungeeignet. Aufgrund des geringeren Wärmeeintrags in der Halbwarmumformung könnten die Schichten jedoch für die Halbwarmumformung geeignet sein. Da die Reibung ein wichtiger verschleißbeeinflussender Faktor ist werden in diesem Paper die Reibeigenschaften von DLC Schichten in der Halbwarmumformung mit Hilfe des Ringstauchversuchs untersucht. Es werden eine amorphe wasserstoffhaltige Kohlenstoffbeschichtung und sechs metallisch amorphe wasserstoffhaltige Kohlenstoffschichten (Cr, V und W jeweils in zwei Varianten) an CrN und ohne Beschichtung verglichen. Die Ergebnisse zeigen, dass DLC mit- und ohne metallische Dotierung in der Lage sind die Reibeigenschaften in der Halbwarmumformung zu verbessern und den Verschleiß zu reduzieren.
diamond-like carbon (DLC), Reibung, Halbwarmmassivumformung, Massivumformung, Ringstauchversuch
Im Automobilbau steht aktuell die Verbrauchsreduktion im Vordergrund von F&E. Eine Möglichkeit stellt der Leichtbau durch belastungsorientierte Auslegung der Bauteile dar. Ein Lösungsansatz ist die Substitution mehrerer kleiner Blechbauteile zu einem großen, lokal modifizierten Blechbauteil: sogenannten Tailored Blanks, Strips oder Tubes. Ein weiterer Lösungsansatz ist die Kombination passender Werkstoffpartner, um lokal unterschiedliche Bauteileigenschaften zu erreichen. Vielfach wird der Einsatz von Mischverbindungen wie Aluminium und Stahl genannt. Ein qualitativ hochwertiges und zuverlässiges Fügen der Werkstoffe zum Tailored Hybrid Tube (THT) hinsichtlich Reproduzierbarkeit der Umformbarkeit der Naht ist von hoher Bedeutung und soll durch Laserstrahllöten erfolgen. Die abschließende Formgebung des Bauteils erfolgt durch Innenhochdruckumformung (IHU).
Innenhochdruckumformen, Automotive, Laserstrahllöten, Stahl-Aluminium, Karosserie, Downsizing
Schmiedegesenke sind hohen mechanischen, thermischen und chemischen Belastungen ausgesetzt. Diese Belastungen können zum Versagen von Schmiedewerkzeugen führen und sind daher ein wesentlicher Kostenfaktor. Die Werkstücktemperatur ist der Parameter mit dem größten Einfluss auf die Belastungen. Das Halbwarmschmieden bekommt eine immer größere Bedeutung. Beim Halbwarmschmieden ist die Fließspannung des Werkstückes, und damit die mechanische Belastung, höher als beim Warmschmieden. Demgegenüber stehen geringere thermische Belastungen. Es wird eine Methode zum Vergleich der unterschiedlichen Belastungsarten in Schmiedegesenken vorgestellt.
Halbwarmschmieden, Warmschmieden, thermische Belastung, Werkzeugverschleiß
Produktionsanläufe an neuen Standorten stellen insbesondere für unerfahrene KMU eine Herausforderung dar. Mittels einer entwickelten Methode zur Planung und Überwachung unter Verwendung eines Reifegradmodells wird der Produktionsanlauf an neuen Standorten beherrschbarer gemacht. Die Methode beinhaltet Referenzprozesse, Kennzahlen und Handlungsmaßnahmen. Über die Verwendung von hochaggregierten Soll-Ist-Vergleichen können Planabweichungen schnell erkannt und entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet werden.
Anlaufmanagement, Produktionsanlauf, Reifegradmodell, Aggregationslogik
Beim Hybridschmieden werden massive Rohteile oder Bleche zu einem Verbundbauteil zeitgleich umgeformt und gefügt. Dadurch lassen sich die dem Umformen ansonsten nachgelagerten Fügeoperationen einsparen. Außerdem können durch den Einsatz eines Blechs anstelle von Massivteilen Material gespart oder günstigere Umformaggregate genutzt werden.
Hybrid, Schmieden, Blechumformung, Fügen, Stahl, Stoffschluss
Derzeit lassen sich Kurbelwellen in vier Stufen mit den folgenden Prozessschritten gratlos schmieden: Querkeilwalzen, Querfließpressen, mehrdirektionales Schmieden und Fertigschmieden. Nun wird untersucht, unter welchen Bedingungen die Stadienfolge nach Weglassens des Querfließpressens noch funktioniert. Um den Einfluss des Querkeilwalzens auf das mehrdirektionale Schmieden zu untersuchen werden verschiedene Prozessparameter wie Schulterwinkel und Höhe des Lagerversatzes variiert. Ziel ist es ein grat- und faltenfreies Parameterfeld zu finden. Außerdem soll der Einfluss der Anschlusselemente Zapfen und Flansch untersucht werden.
Querkeilwalzen, mehrdirektionales Schmieden, Kurbelwelle, gratlos Schmieden
Die Positionierung zwischen Logistikkosten und -leistung der Werkzeugversorgung birgt für Unternehmen der Schmiedeindustrie ein hohes Optimierungspotential. Basierend auf einem im Transferprojekt T13 des Sonderforschungsbereichs 489 "Prozesskette zur Herstellung präzisionsgeschmiedeter Hochleistungsbauteile" entwickelten mathematischen Modells zur Bestimmung des Werkzeugbereitstellungsverzugs wurde der Zusammenhang zwischen dem gewichteten Servicegrad der Werkzeugbereitstellung sowie dem Werkzeugbestand in einem Werkzeugkreislauf hergestellt. In dem vorliegenden Beitrag werden die Herleitung des Zusammenhangs sowie eine mögliche Nutzbarkeit als Controllinginstrument dargestellt.
Produktionsplanung und -steuerung, Werkzeugbestandscontrolling, Servicegrad, Betriebsmittelmanagemen
Die Auslegung von Wegenetzen für fahrerlose Transportsysteme (FTS) ist ein sehr aufwändiger Prozess, der in großen Teilen auf den Erfahrungen von Systemplanern beruht. Bis jetzt war es nicht möglich, diese Erfahrung in einer Form zu speichern, die eine automatisierte Auslegung von Wegenetzen ermöglicht. Zurzeit wird an einer Einbindung des Wissens der Systemplaner in ein Expertensystem gearbeitet, so dass in Zukunft die Auslegung von Wegenetzen für FTS automatisiert ablaufen kann. In Form einer Fuzzylogik wird das Wissen in einem Regelwerk gespeichert und für die Steuerung des Planungsvorgangs genutzt.
Fahrerlose Transportsysteme, Expertensystem, Fuzzy Logik, Fuzzy Logik Kontroller
Am IPH wurde in der Vergangenheit intensiv am gratlosen Präzisionsschmieden von Stahlwerkstoffen geforscht. Beim gratlosen Aluminiumschmieden bildet sich häufig der sogenannte Flittergrat, ein dünner Metallkranz, der sich in den Spaltbereichen zwischen den formgebenden Elementen bildet und sich negativ auf die Bauteilqualität auswirkt. Aus diesem Grund konnte das Gratlosschmieden für Aluminiumteile bisher nicht umgesetzt werden. In dieser Veröffentlichung wird die Projektvorgehensweise zur Untersuchung der Flittergratbildung erläutert. Zudem wird das erstellte FEM-Modell eines einstufigen Stauchprozesses im geschlossenen Gesenk zur Untersuchung der Flittergratentstehung beschrieben. Mit Hilfe des Modells wird der Einfluss der Parameter Werkstücktemperatur, der Umformgeschwindigkeit, der Breite des Fließspaltes und der Presskräfte auf die Flittergratbildung untersucht. Letztlich soll durch diese Untersuchungen das Gratlosschmieden von Aluminiumbauteilen ermöglicht werden.
Gratlosschmieden, Flittergrat, Aluminium, FEM
Steigende Beschaffungskosten für Strom gefährden zunehmend die Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Industrie. Können die Volatilität der Strompreise sowie schwankende Energieverbräuche von der Fertigungssteuerung zielgerichtet genutzt werden, ist eine Reduktion der Energiekosten ohne kapitalintensive Investitionen möglich. In diesem Zusammenhang beschreibt der folgende Artikel die Weiterentwicklung eines Verfahrens zur Reihenfolgebildung unter Berücksichtigung auftragsspezifischer Energiekosten.
zeitvariable Strompreise, schwankender Energieverbrauch, Fertigungssteuerung, Reihenfolgebildung
Bei der Planung von Produktionssystemen muss zunächst mit möglichst geringem Zeit- und Kostenaufwand ein Grobentwurf des Systems erstellt und daraus ein Angebot für den Kunden abgeleitet werden. Dieser Artikel beschreibt eine modellbasierte Vorgehensweise für die Grobplanung und ihre demonstrative Umsetzung, die eine Modellierung auf hohem Abstraktionsniveau erlaubt. Dadurch lassen sich der Modellierungsaufwand und mögliche Modellierungsfehler sowie der Dokumentationsaufwand erheblich reduzieren.
Produktionssystem, Grobplanung, Leistungsvorhersage, Simulation, Variantendokumentation
