Aufgrund steigender Ansprüche der Märkte und einer sinkenden Fertigungstiefe müssen Hersteller komplexer Produkte die Versorgungsprozesse der Montage besser aufeinander abstimmen. In diesem Beitrag wird ein Forschungsprojekt vorgestellt, welches das Ziel verfolgt, ein Steuerungsverfahren für Unternehmen zu entwickeln, um auf Terminabweichungen in Versorgungsprozessen zu reagieren. Dies soll insbesondere auch im Hinblick auf ein sinnvolles Verhalten der Unternehmen in einem Netzwerk erfolgen.
Unternehmensnetzwerke, Simulation, Supply Chain Management, Versorgungsprozesse, Abstimmung
Bei der Gestaltung von Lieferketten müssen zwei gegensätzliche Prinzipien abgewogen werden. Lieferketten sind entweder starr und ermöglichen einen hohen Durchsatz, z. B. Bandförderanlagen, oder sie sind flexibel und ermöglichen nur einen geringeren Durchsatz, z. B. Flurförderzeuge (FFZ). Wandlungsfähigkeit, die über die Flexibilität hinausgeht, stellt beide Prinzipien vor neue technische und wirtschaftliche Herausforderungen. Im Verbundprojekt ISI-WALK (Intelligente Schnittstellen in wandlungsfähigen Lieferketten) wurden Methoden und Technologien zur effizienten Gestaltung von wandlungsfähigen Lieferketten entwickelt. In Anlehnung an die kognitiven Fähigkeiten des Menschen und der daraus resultierenden hohen Wandlungsfähigkeit sollten FFZ befähigt werden, ihre Umgebung zu erkennen, Informationen zu kommunizieren, zu schlussfolgern, zu lernen oder zu planen. Um diese Ziele zu erreichen, wurden für FFZ u. a. ein auf 3D-Kameras basierendes Assistenzsystem zur Unterstützung der Ein- und Auslagerung sowie ein optisches Ortungssystem zur Navigation entwickelt.
Optische Positionierung, Aktive Infrastruktur, Datenübertragung, Bildverarbeitung
Um Titanwerkstoffe zukünftig prozesssicher mittels IHU herstellen zu können wurden in einem Forschungsprojekt vom Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) und dem Lehrstuhl für Umformtechnik Siegen die Grundlagen für die Innenhochdruckumformung von Titanbauteilen erforscht. Die Grundlagenuntersuchungen zur Auslegung einer mehrstufigen Prozesskette von Hohlprofilen aus Titan Grade 2 wurden in drei Unterpunkte, das Materialmodell, die Glühbehandlung sowie Reibwertermittlungen, aufgeteilt. Die Ergebnisse wurden in einem Simulationsmodell zusammengeführt, welches die Prozessentwicklung ermöglichte. Abschließend wurde die entwickelte Prozesskette am Realbauteil verifiziert und ein Abgleich von Simulationsergebnissen mit realen Bauteilen durchgeführt.
Innenhochdruckumformen, FEM, Titan
Unterschiedliche Rohteilabmessungen oder ein fortgeschrittener Gesenkverschleiß vergrößern die Gefahr herstellungsbedingter geometrischer Schwankungen von Schmiedeteilen. Dies kann zu Ausschuss führen. Meist werden diese Schwankungen durch eine erhöhte Einsatzmasse kompensiert und somit eine geringere Materialeffizienz in Kauf genommen. In einem Forschungsprojekt wurde untersucht, wie durch den Einsatz einer beweglichen Gratbahn im Schmiedewerkzeug der Stofffluss beeinflusst und somit die Qualität der Schmiedebauteile verbessert werden kann.
Schmieden, Werkzeugkonstruktion, Stofffluss, FEM, Gratbahn
ID-Verfahren wie RFID oder Barcodes erfassen Daten schnell und digital. Diese sind aber für den Menschen nicht lesbar, was zu Problemen im Logistikprozess führen kann. Im Rahmen des Forschungsprojektes "Identoverlight" wurde deshalb ein Informationsträger entwickelt, der die Vorteile der existierenden ID-Verfahren mit der Lesbarkeit für den Menschen kombiniert - und die Daten mit Licht überträgt.
Auto-ID, RFID, QR-Code, optische Datenübertragung
Die Fertigung am Fließband ist hocheffizient, doch lassen sich auch XXL-Produkte auf diese Art fertigen? Typische XXL-Produkte wie Schiffe, Flugzeuge oder Windkraftanlagen sind nicht nur wesentlich größer und schwerer als konventionelle Produkte, sondern auch deutlich komplexer. Sie werden in einer höheren Variantenvielfalt hergestellt als konventionelle Produkte, der Einflussgrad des Kunden ist größer - dadurch schwanken die Bearbeitungsinhalte bei der Herstellung. Zudem bestehen XXL-Produkte aus einer höheren Anzahl von Bauteilen und auch ihr Wert ist höher als bei konventionellen Produkten. Die Fertigung von XXL-Produkten erfolgt deshalb noch überwiegend nach dem Baustellenprinzip.
XXL-Produkte, Fließbandfertigung, Baustellenfertigung
Für das Präzisionsschmieden ist es nötig genaue Kenntnisse über Werkstoffe, mögliche Geometrien und Werkzeugkonzepten sowie Randbedingungen zu besitzen. Insbesondere wird auf eine genaue Temperatur-, Werkzeug- und Prozessführung eingegangen. Beispielbauteile sind Motoren- und Getriebekomponenten. Neben den konstruktiven Randbedingungen werden in diesem Handbuchkapitel auch aber Grundlagen der FEM, erreichbare Toleranzklassen und Fließeigenschaften gängiger Werkstoffe erläutert. Ziel des Kapitels ist es ein grundlegendes Verständnis für diese energiesparende Variante des Schmiedens zu vermitteln.
Präzisionsschmieden, gratlos, Grundlagen
Im Beitrag wird ein neuartiges, prozessübergreifend nutzbares Greifersystem zur kranlosen sowie witterungsunabhängigen Montage von Rotorblättern an Offshore-Windenergieanlagen vorgestellt. Dieses wurde im Rahmen des Forschungsprojekts "XXLMontagehilfen" der IPH - Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH entwickelt.
Montagehilfe, Windenergieanlage, XXL-Produkte
In diesem Artikel wird ein neuartiger Lösungsansatz für ein optisches Ortungssystem vorgestellt, der neben der Positionsbestimmung von Flurförderzeugen insbesondere der Verfolgung und Speicherung der Positionsdaten von Ladungsträgern in der Intralogistik dient. Das Ortungssystem besteht aus einer aktiven optischen Infrastruktur sowie einer Empfangseinheit.
Optisches Ortungssystem, Indoor Navigation
Beständig wachsende XXL-Produkte erreichen Dimensionen, die vom Menschen ohne innovative technologische Unterstützung nicht mehr beherrschbar sind. Daher richten sich Fortschritte in der Transport- und Hebetechnik auf die Herstellung (teil-)automatisierter Montagehilfen für die Endmontage von Großbauteilen. Dabei ähnelt die Montage der XXL-Produkte dem Bau von Prototypen. Ziel ist es, eine sich wiederholende Neuentwicklung und Auslegung von Montagehilfen zu vermeiden, indem diese prozessübergreifend nutzbar gemacht werden. Neben der Vorstellung einer Methode zur Systematisierung und erleichterten Auswahl von Montagehilfen wird in diesem Beitrag auch der Produktentwicklungsprozess einer prozessübergreifend nutzbaren Montagehilfe zur kranlosen und somit witterungsunabhängigen Montage von Rotorblättern an Offshore-Windenergieanlagen dargestellt.
Montagehilfe, Windenergieanlage, XXL-Produkte
Im Forschungsprojekt "IdentOverLight" wurde ein neuartiges Identifikationssystem für intralogistische Prozesse entwickelt, welches auf sichtbarem Licht basiert. Das neue Auto-ID System kombiniert die Funktionalitäten existenter Auto-ID Systeme vorteilhaft und innovativ miteinander. Der konstruierte Informationsträger ist wiederbeschreibbar wie RFID-Transponder, automatisch lesbar wie Barcodes und von Menschen lesbar wie Klarschriftetiketten.
Auto-ID, RFID, QR-Code, optische Datenübertragung
Die Leitidee, eine individuelle Produktion zu schaffen, ist richtungsweisend und Teil des Zukunftsprojekts "Industrie 4.0". Neben der Optimierung von Herstellungs- und Lieferzeiten steht zukünftig auch ein erhöhter Informationsfluss im Vordergrund. Die Produktionssysteme der Zukunft müssen daher weiteren Ansprüchen wie Wandlungs-, Echtzeit-, und Netzwerkfähigkeit gerecht werden. Ein Lösungsansatz basiert darauf, die kognitiven Eigenschaften des Menschen auf Produktionssysteme zu portieren.
Kognition, Produktionssysteme, Informationsfluss, Mensch-Maschine-Interaktion
Fahrerlose Transportsysteme (FTS) sind ein Baustein für leistungsfähige Produktionssysteme in der Intralogistik und aus vielen Bereichen des innerbetrieblichen Materialtransports nicht mehr wegzudenken. Die wesentliche Funktion eines FTS ist die automatische Steuerung von fahrerlosen Transportfahrzeugen (FTF), die mit anwendungsspezifischen Lastaufnahmemitteln, wie z. B. Teleskopgabeln oder Hubtischen, ausgestattetet werden können. FTF lassen sich daher in unterschiedlichen Anwendungsfeldern (z. B. Palettentransport, Montage oder Kommissionierung) einsetzen. Die Motivation dieses Projekts besteht darin, einen neuen Markt für wettbewerbsfähige, autonome Transportsysteme zu erschließen. Kostengünstige Serien-Flurförderzeuge sollen durch technologische Entwicklungen befähigt werden, autonom Teilaufgaben in logistischen Prozessen, wie Umschlagen, Ein- und Auslagern, Kommissionieren und Transportieren, abzuwickeln.
Fahrerlose Transportsysteme, fahrerlose Transportfahrzeuge, autonom, 3D-Kameratechnik, Sprachsteueru
Hersteller von XXL-Produkten, wie z. B. Windenergieanlagen, weisen häufig eine geringe Fertigungstiefe auf. Die Produkterstellung von XXL-Produkten erfolgt deswegen oftmals in Lieferketten. Für Unternehmen, welche XXL-Produkte produzieren und vertreiben, nimmt daher eine effiziente Gestaltung der Supply Chain hinsichtlich geringer Logistikkosten bei hoher Logistikleistung einen hohen Stellenwert ein. Dieser Beitrag stellt eine Methode vor, mit der diese Aufgabe gelöst werden kann.
XXL-Produkt, Lieferkettendesign, Logistische Zielgrößen
Die Montage von großskaligen und komplexen Produkten zeichnet sich oftmals durch schlechte Datenverfügbarkeit, geringe Prozessstandardisierung und späte Produktänderungen aus, was häufig zu Unterbrechungen des Montageablaufes führt. Gleichzeitig sind die Produktionsressourcen typischerweise sehr flexibel. In einem Forschungsprojekt zwischen dem IPH Hannover und dem WZL der RWTH Aachen wird daher eine Methodik entwickelt, welche die Identifikation und Bewertung von Montageprozessalternativen im Störungsfall ermöglicht. Als Bewertungsgrößen werden die logistischen Zielgrößen herangezogen.
XXL-Produkt, Adaptive Montageplanung, Störungen Montageablauf, Logistische Zielgrößen
Ein zentraler Leichtbauansatz besteht darin, Teile belastungsorientiert auszulegen. Das bedeutet, dass Bauteile und Baugruppen lokal unterschiedliche mechanische Eigenschaften aufweisen. Dafür werden als Halbzeuge Tailored Blanks oder Tailored Tubes verwendet, die typischerweise aus verschiedenen Blechdicken zusammengesetzt sind. Durch das Herstellungsverfahren der Innenhochdruckumformung können auch komplizierte Geometrien belastungsoptimiert und mit hoher Genauigkeit realisiert werden. Ein weiterer Leichtbauansatz ist die Kombination unterschiedlicher Werkstoffe, um lokal unterschiedliche Bauteileigenschaften zu bewirken. Von deutschen Automobilherstellern wird dabei oft der Einsatz von Mischverbindungen beispielsweise in Form von Blechteilen aus Stahl und Aluminium genannt. Maßgeschneiderte Rohre aus Stahl-Aluminium-Verbunden werden bisher jedoch nicht industriell hergestellt und angewendet, da ein qualitativ hochwertiger und zuverlässiger Fügeprozess für die Werkstoffpartner fehlt.
Innenhochdruckumformen, Automotive, Laserstrahllöten, Stahl-Aluminium, Karosserie, Downsizing
Beim Projekt REForCh geht es um die Materialeinsparung von wertvollen Materialien beim Umformvorgang von komplexen Bauteilen, wie z. B. Kurbelwellen. In dem EU-Projekt soll der Gratanteil einer Kurbelwelle reduziert werden. Konventionell hergestellt beträgt der Gratanteil 54 %, dieser soll auf mindestens 15 % reduziert werden. Dies soll primär erfolgen durch die Nutzung eines mehrdirektionalen Schmiedeschritts als Vorformoperation.
Gratreduziertes Schmieden, Mehrdirektional, Kurbelwelle
Die Materialkosten machen bis zu 50 % der gesamten Produktionskosten aus. Durch Verminderung des Gratanteils lassen sich der Materialverbrauch und somit die Produktionskosten in Schmiedeprozessen verringern. Für komplizierte Schmiedeteile ist die Entwicklung einer neuen Stadienfolge notwendig, um einen gratreduzierten Schmiedeprozess zu erzielen. Diese Entwicklung wurde für eine Zweizylinder-Kurbelwelle durchgeführt. Die neue gratreduzierte Stadienfolge besteht aus gratlosen Vorformoperationen, einem induktiven Erwärmen von vorgeformten Werkstücken und einem finalen gratreduziertem Schmieden. Mit der Reduzierung des Gratanteils von 54 % auf 10 % wurde der Gesamtenergieverbrauch reduziert und die Wettbewerbsfähigkeit der schmiedenden KMU gesteigert.
Gratreduziert, Prozesskette, Kurbelwelle, induktive Erwärmung
Mit Hilfe einer Datenanalyse auf einem Mikrocontroller in unmittelbarer Nähe der Messstelle entstehen intelligente Sensorknoten, die eine Zustandsprognose von Getriebebauteilen ermöglichen. Das IPH vergleicht verschiedene Analyseansätze hinsichtlich der Rechenzeit und des Energieverbrauchs, um den Aufwand der drahtlosen Datenübertragung zu minimieren.
Condition Monitoring, drahtlose Sensorknoten, Mikrocontroller
Für produzierende Unternehmen stellt der Produktionsanlauf oft eine erfolgskritische Phase dar, die es effizient zu planen und überwachen gilt. Im Allgemeinen können Prozesse und Aktivitäten anhand von Kennzahlen in einer quantitativ messbaren Form erfasst werden. Im vorliegenden Artikel wird ein Vorgehen beschrieben, um Kennzahlen für die Überwachung zusätzlicher Produktionskapazitäten an neuen Standorten zu identifizieren.
Anlaufmanagement, Produktionsanlauf, Kennzahlensysteme, Referenzprozessmodell, Typologisierung
