Weniger Prozessschritte und Werkzeuge sowie ein reduzierter Materialbedarf sind wesentliche Vorteile des kombinierten gratfreien Umformens und Lochens von Schmiedeteilen. Der Prozess wurde am Institut für Integrierte Produktion Hannover entwickelt. Auch die spanende Nachbearbeitung des Lochs ist meist nicht mehr nötig, da die erreichbaren Rz-Werte ausreichend klein sind. Die Forscher entwickelten exemplarisch ein Werkzeugkonzept für zwei Bauteile: ein rotationssymmetrisches, das sich an die Geometrie von Zahnrädern anlehnt, und eines mit ausgeprägter Längsachse wie bei Gelenkköpfen. Das Werkzeugkonzept wurde erfolgreich simulativ und experimentell getestet.
Gratloses Gesenkschmieden, Präzisionsschmieden, Lochen Werkzeugkonzept
Ressourcen- und Kosteneffizienz wie auch Prozessoptimierung sind zu wichtigen Faktoren in der heutigen Wirtschaft geworden, da der Konkurrenzdruck in der Schmiedeindustrie ständig steigt. Bauteile mit Hohlräumen, Durchbrüchen und anderem werden heutzutage in einem zweiten – dem Umformprozess nachfolgenden – Arbeitsschritt warm durchgelocht und teilweise entgratet. Die Kombination des Umform- und Lochprozesses bietet die Vorteile, Bauteile in einem Schritt gratlos umzuformen, durchzulochen und damit Zeit und Material einzusparen.
Gratloses Gesenkschmieden, Präzisionsschmieden, Lochen Werkzeugkonzept
Viele Schmiedeteile haben Hohlräume, Löcher oder Durchbrüche wie etwa die Augen bei Pleuelstangen. Hergestellt werden sie meist in einem eigenständigen Schritt wie dem Warmlochen. Die Kombination von Umform- und Lochprozess verringert die Einsatzmasse und spanende Nacharbeit. Zudem sinken die Zahl der Rüstvorgänge und die Störanfälligkeit. Die Forscher des IPH - Institut für Integrierte Produktion Hannover entwickelten exemplarisch ein Werkzeugkonzept für zwei Bauteile: ein rotationssymmetrisches, das sich an die Geometrie von Zahnrädern anlehnt, und eines mit ausgeprägter Längsachse wie bei Gelenkköpfen. Das Werkzeugkonzept wurde erfolgreich simulativ und experimentell getestet.
Gratloses Gesenkschmieden, Präzisionsschmieden, Lochen Werkzeugkonzept
Effiziente Nutzung von Ressourcen, Kosteneinsparung und Prozessoptimierung sind die entscheidenden Faktoren im Wettbewerb. Die Möglichkeiten dazu liegen in der Materialeinsparung und der Reduzierung der Prozessschritte sowie der Produktionszeit. Durch die Entwicklung eines kombinierten Schmiede- und Lochprozesses am IPH – Institut für integrierte Produktion Hannover können die Bauteile, statt in zwei Schritten, in einem Schritt gratfrei geschmiedet und gelocht werden. Dieser kombinierte Prozess ist sowohl für rotationssymmetrische als auch für länglich ausgeprägte Bauteile anwendbar. Durch Zusammenführen der Prozessschritte zu einem gratlosen Prozess kann so das nötige Rohmaterial reduziert sowie die Produktionszeit verkürzt und Energiekosten eingespart werden. Das neuartige Werkzeugkonzept wurde anhand von verschiedenen Stempelgeometrien mit Erfolg getestet
Gratloses Gesenkschmieden, Präzisionsschmieden, Lochen Werkzeugkonzept
Die zunehmende Dynamik der individualisierten Produktion in Produktionsnetzwerken stellt neue Herausforderungen an die in Unternehmen eingesetzten Softwaresysteme. Die Sicherung von Prozesstransparenz durch Verfügbarkeit und anforderungsgerechte Verarbeitung von Daten über mehrere Unternehmen in flexiblen Lieferketten hinweg ist nur eine neue Herausforderung.
MES, ERP, Shop Floor, Prozesstransparenz, Lieferketten
Halbwarm geschmiedete Bauteile zeichnen sich durch gute Oberflächeneigenschaften und hohe Maßhaltigkeit aus. Nachteilig ist der im Vergleich zur Warmumformung hohe Verschleiß der Umformwerkzeuge aufgrund einer höheren mechanischen Belastung. Diamond-Like Carbon Schichten (DLC-Schichten) sind antiadhäsiv und extrem hart (bis zu 3.500 HV) und eignen sich somit als Verschleißschutzschichten. Diese Eignung wird am IPH – Institut für Integrierte Produktion Hannover gemeinnützige GmbH simulativ und experimentell untersucht. Hierzu wurde ein modularer Versuchsstand entwickelt, der die Erfassung relevanter Prozessparameter, z. B. der Werkzeugtemperatur, ermöglicht. Ziele des Projekts sind die Verschleißreduzierung und die Darstellung des Verschleißprozesses in Abhängigkeit der Prozessparameter.
DLC, Verschleißschutz, Warmumformung
Für das Schmieden werden Halbzeuge aus Stahl überwiegend durch Scheren von Stangenmaterial hergestellt. Die Geometrie- und Volumengenauigkeit gescherter Stangen ab schnitte ist jedoch aufgrund von Scherfehlern für einige Schmiede - verfahren, insbesondere dem gratlosen Schmieden, nicht adäquat. Daher ist die Optimierung des Scherprozesses notwendig. Durch eine Schwingungs anregung des Schermessers kann die Scherflächenqualität verbessert und somit die Geometrie- und Volumengenauigkeit erhöht werden
Knüppelscheren, Schwingung, Schmieden
Maßhaltigkeit und Oberflächengüte fordern die Verschleißschutzschicht als Konstruktionselement für Schmiedewerkzeuge. Das setzt die Charakterisierung weiterer Schutzschichten über das thermochemische Randschichthärten voraus. Ansätze bieten laserdispergierte Hartstoffschichten bei Schmiedewerkzeugen für Aluminiumteile sowie DLC-Schichten in der Halbwarmumformung.
Aluminiumschmieden, Verschleiß, Verschleißschutzschichten
Die Reklamationsbearbeitung in der Kunden-Zulieferer-Beziehung ist zeit- und kostenintensiv sowie häufig fehlerhaft. Am Institut für Umformtechnik und Umformmaschinen (IFUM) wird gemeinsam mit dem IPH – Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH ein Mess- und Bewertungssystem zur Verbesserung der Qualität und Senkung der Kosten in der Reklamationsbearbeitung unter Einbeziehung der 8D-Methode entwickelt.
Reklamationsbearbeitung, Bewertungsmethode, Kostensenkung, 8D-Bericht
Die Reklamationsbearbeitung unter Einbeziehung der 8D-Methode ist teilweise sehr zeit- und kostenintensiv sowie häufig fehleranfällig. Vor diesem Hintergrund wird in dem Beitrag ein automatisiertes Metriksystem zur Messung und Bewertung der Bearbeitungsqualität eines 8D-Berichts vorgestellt. Für die Ermittlung der Metriken werden zum einen Text Mining Algorithmen verwendet. Zum anderen kommen manuelle Bewertungen zum Einsatz, um die erforderliche Bandbreite an Bewertungen effizient und zuverlässig zu realisieren. Das Metriksystem wurde in einer Software implementiert und soll Unternehmen verschiedener Branchen in die Lage versetzen, den Aufwand für ein effektives Fehlermanagement deutlich zu reduzieren, Reaktionszeiten im Reklamationsfall zu verkürzen und von einer langfristigen Fehlervermeidung zu profitieren.
Qualitätsmanagement, Reklamationsmanagement, 8D-Bericht, Metrikssystem, Data Mining, Text Mining
Als Spin-off der Leibniz Universität Hannover beschäftigt sich das IPH seit mehr als 22 Jahren mit Produktionstechnik. Die Schwerpunkte des Forschungs- und Entwicklungsdienstleisters haben sich im Laufe der Zeit verändert, aber im Fokus steht immer noch eines: Produktion erforschen und entwickeln. In Zukunft hat das Unternehmen Großes vor.
Dieser Beitrag beschreibt die logistischen Herausforderungen beim Produzieren in Netzwerken. Nach einer Definition des Begriffs Produktionsnetzwerk werden die wichtigsten der von Unternehmen erhofften Chancen genannt und potentiellen Risiken gegenübergestellt. Anschließend werden die Besonderheiten und Anforderungen des Produzierens in Netzen im Vergleich zur Produktion einzelner Unternehmen herausgestellt und der produktionslogistische Forschungsbedarf abgeleitet.
Produktion, Produktionsnetzwerk, Logistik, Materialflusssicherheit, Informationsflusssicherheit, XXL
Kurzfristige, erhebliche Bedarfserhöhungen in der Produktion erfordern kurzfristige Kapazitätserhöhungen durch Kapazitätsflexibilität, die jedoch mit einer Reaktionszeit verbunden ist. Im Rahmen eines von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Projektes ist eine Möglichkeit entwickelt worden, die Reaktionszeit durch eine kurzfristige, artikelübergreifende Verringerung von Produktionsmengen zu überbrücken.
Lieferfähigkeit, Losgrößen, Produktionsplanung- und steuerung, Kapazitätsflexibilität
Mit dem gratlosen Präzisionsschmieden kann Material gegenüber dem gratbehaftetem, konventionellen Schmiedeverfahren sowie der Prozessschritt des Abgratens eingespart werden. Des Weiteren können mit dem gratlosen Schmiedeverfahren Funktionsflächen ohne aufwendige Nacharbeit realisiert werden. Im diesem Paper wird die Auslegung der dreistufigen Stadienfolge zum gratlosen Präzisionsschmieden der Zweizylinderkurbelwelle mit Nebenformelementen als Ergebnis der Forschungsarbeit des IPH - Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH beschrieben. Die Stadienfolge wird mit einer zuvor entwickelten vierstufigen Stadienfolge verglichen. Vorteile sind nicht nur der eingesparte Schritt sondern auch die verringerte Kraft durch das angepasste Werkzeugkonzept. Des Weiteren ermöglicht der neue mehrdirektionale Umformschritt eine sehr gute Massenverteilung, als Voraussetzung für eine endkonturnahe Formgebung.
Querkeilwalzen, mehrdirektionales Schmieden, Kurbelwelle, gratlos Schmieden
Als Fertigungsverfahren für hochbelastete Kfz-Bauteile stehen zum Beispiel Schmieden, Sintern, Zerspanen und Giesen zur Auswahl. Wie belastbar ein Bauteil bei Schwingungen ist, wird maßgeblich von dessen Faserverlauf bestimmt. Punkten können hierbei Schmiedeverfahren. Denn sie sorgen für eine vorteilhafte Anordnung der Fasern. Insbesondere das gratlose Gesenkschmieden ist zu empfehlen, da beim Abgraten Fasern zerteilt werden und nicht mehr optimal bei Belastung wirken können. Das vorliegende Paper beschreibt Simulationsmöglichkeiten des Faserverlaufes und einen anschließenden Vergleich mit Experimenten
Gratloses Gesenkschmieden, Simulation, Faserverlauf
Unabhängig voneinander wurden in den letzten Jahren in der Nano- und Mikrotechnologie und in der Produktionstechnik zahlreiche Entdeckungen gemacht. Die Kombination beider Fachgebiete ermöglicht die Entwicklung neuer Fertigungsmöglichkeiten, wie z. B. dem Multifunktionsschmieden. Dabei werden Nanopartikel auf das Halbzeug aufgebracht und dienen erst der Schmierung und anschließend der Qualitätskontrolle durch beispielsweise eine Rissprüfung. Die Zugabe von multifunktionalen Nanopartikeln spart Zeit und Kosten
Nanopartikel, Gesenkschmieden
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 Lebenszykluskosten von Werkzeugen und Formen diskutiert sowie Methoden zur Prognose der Lebenszykluskosten vorgestellt.
Werkzeug- und Formenbau, Lebenszykluskosten, Forschung und Entwicklung
Blechbauteile geringer Abmessung und hoher Stückzahl werden meist sehr wirtschaftlich im Folgeverbund gefertigt. Wenn diese Teile angeschweißte Fügeelemente erfordern, werden diese anschließend auf separaten Schweißstationen gefügt. Das Handling der vereinzelten Bauteile verursacht dabei relativ hohe Kosten. Eine Integration thermischer Fügeverfahren vereinfacht die Fertigung derartiger Bauteile wesentlich. Im Rahmen eines EFB-Forschungsprojektes wurde am IPH eine Schweißstufe bestehend aus Schweißkopf und Fügeteilezuführung zum werkzeugintegrierten Bolzenschweißen mit Spitzenzündung (Kontaktverfahren) entwickelt. Emissionen werden dabei mit Hilfe einer Absaugung bei geschlossenem Werkzeug aus dem eng abgeschirmten Schweißbereich entfernt. Das Werkzeug wird so vor Verschmutzung geschützt. Zur Sicherstellung der Schweißqualität werden die Prozessparameter Strom-, Spannungs- und Wegverlauf permanent überwacht. Untersuchungen der Schweißergebnisse aus Dauerversuchen u. a. mit eingebrachten Störgrößen zeigten eine hohe Prozesssicherheit und Tragfähigkeit der Verbindungen sowie eine stabile und gut reproduzierbare Prozessführung. Insgesamt konnte gezeigt werden, dass sich mit dem Bolzenschweißen ein thermischer Fügeprozess sicher in Blechumformwerkzeuge integrieren lässt und potentiell auftretende Störeffekte beherrschbar sind.
Blechverarbeitung, Lichtbogenbolzenschweißen, Spitzenzündung, Folgeverbundwerkzeug, Prozessintegrati
Ein leistungsfähiges Logistik-Controlling mit einer auf einem regelbasierten Expertensystem basierten Diagnose der Produktionslogistik kann Unternehmen und insbesondere kleine und mittelständische Unternehmen bei den hohen Anforderungen des Marktes hinsichtlich einer hohen logistischen Leistung unterstützen. Die Unternehmensstrategie muss in Einklang mit diesen Anforderungen stehen. Für die Logistik muss darauf basierend eine Funktionalstrategie abgeleitet werden, um die übergeordnete Zielsetzung nachhaltig umzusetzen. Die Herausforderung besteht in der Ableitung und Überwachung geeigneter logistischer Kennzahlen, die die strategischen Vorgaben repräsentieren, in dem Diagnostizieren einer Störung in der Produktionslogistik sowie in der Ableitung geeigneter operativer Maßnahmen zur Bewältigung der Störung und damit zur Strategieunterstützung.
Logistik-Controlling, Expertensystem, Produktionslogistik, KMU, Kennzahlen
Das Trennschleifen mit dünnen Diamantwerkzeugen ist ein verbreitetes Verfahren für die Herstellung von plattenförmigen Bauteilen, wie z. B. Fliesen, aus Hartgestein. Hartgesteine sind aufgrund ihrer Materialeigenschaften als Baumaterialien geeignet. Sie werden u. a. zur Verkleidung von Gebäuden und als dauerhaftes Material für den Innenausbau verwendet. Neben der Gewinnung von Granit-Rohblöcken in Steinbrüchen liegt vor allem die spanende Fertigung im Zentrum der Wertschöpfung. Allein für das Trennschleifen, das in der Praxis häufig als Kreissägen bezeichnet wird, werden 67 % der Herstellkosten gebunden. Grund für diesen sehr hohen Kostenanteil sind Zerspanungsraten, das Verhältnis Zerspanvolumen zu Plattenvolumen von mehr als 60 %, die zu einem Verlust von Rohmaterial sowie hohen Werkzeug- und Energieaufwänden führen.
Trennschleifen, Zerspanungsraten, Zerspanvolumen
