Während hauptsächlich Lösungen für integriertes Widerstandsschweißen bekannt sind, wurde im vorliegenden Forschungsprojekt eine prozesssichere Werkzeugtechnologie zur Funktionsintegration des Bolzenschweißens mit Spitzenzündung entwickelt. Diese Technik ist aufgrund hoher Fügegeschwindigkeit, geringer Energieeinbringung und hoher Prozesssicherheit besonders gut für die Integration in Blechumformwerkzeuge geeignet. In Dauerversuchen lassen sich mit Hilfe dieser neuen Technologie qualitativ hochwertige Bolzenschweißungen bei hoher Robustheit gegenüber Störeinflüssen erstellen.
Blechverarbeitung, Lichtbogenbolzenschweißen, Spitzenzündung, Folgeverbundwerkzeug, Prozessintegrati
Ein neues modulares Werkzeugkonzept ermöglicht die Integration von Blechumform- und Bolzenschweißprozess in einem Schritt. Ein zentrales Problem bei der Auslegung des neuen Prozesses sind die Prozessemissionen beim Schweißen, wie z. B. Spritzer. Eine neue Werkzeugtechnologie zum vollautomatisierten Bolzenschweißen in Blechumformwerkzeugen erhöht erstmals nicht nur die Wirtschaftlichkeit der Herstellung von Blechbauteilen. Im Fokus dieses Forschungsprojekts lag der Nachweis der Prozessrobustheit und der erreichbaren Hubanzahl. Vorab durchgeführte Schweißversuche im Schmiedegesenk offenbarten gute Fügeergebnisse und eine hohe Prozessstabilität. Die Schweißverbindungen wurden in Biegeversuchen getestet und bestätigten sehr gute Festigkeitswerte, die im Bereich der Festigkeit des Grundmaterials lagen. Durch eine Messung der Schweißspannung und –stromstärke, sowie der Bolzenverkippung, konnten Störgrößeneinflüsse verlässlich aufgedeckt werden. Die Schweißemissionen wurden effektiv begrenzt durch ein Absaugsystem im abgetrennten Schweißbereich, ohne dass die Fügequalität beeinträchtigt wurde.
Blechverarbeitung, Lichtbogenbolzenschweißen, Spitzenzündung, Folgeverbundwerkzeug, Prozessintegrati
Um potentielle neue Anwendungen für Schmiedeprozesse zu schaffen, wurde erstmalig ein Verbund aus geordnetem mesoporösem Kohlenstoff und leuchtenden Metallphosphat-Nanokristalle synthetisiert werden. Drei Arten von CMK-3/CePO4:Tb Nanokompositen wurden durch eine Behandlung von mesoporösem CMK-3 in unterschiedlichen Lösungen aus Vorläuferverbindungen von Lantanidphosphaten. Verschiedene Prüfungen zeiten, dass sich die Nanokristalle in zwei Fällen innerhalb der Mesoporen anreicherten, wohingegen die Nanokristalle im dritten Fall lediglich auf der Außenseite der Kohlenstoffpartikel anhafteten. Eine vorläufige Auswertung der Schmiereigenschaften des CMK-3 und eines Nanokomposits wurde durchgeführt. Die Reibbeiwerte, die mittels Ringstauchversuchen ermittelt wurden, zeigten, dass der Stoff die Reibkräfte verringern konnte. Dennoch war die Verringerung um den Faktoren 3-4 mal geringer, als bei kommerziellen Vergleichsschmierstoffen auf Graphitbasis.
Schmiermittel, Schmierstoff, Schmieden, CMK-3, mesoporöser Kohlenstoff, CePO4:Tb, Nanokomposit
Die zustandsorientierte Instandhaltung von Produktionsanlagen verspricht gegenüber anderen Instandhaltungsstrategien ein besseres Verhältnis von Verfügbarkeit zu Instandhaltungskosten. Zur Bestimmung und Prognose des Anlagenzustands wird in diesem Beitrag ein neuartiger Ansatz vorgestellt. Der Ansatz nutzt Methoden der künstlichen Intelligenz, die auf einen lebenszyklusphasenübergreifenden, verteilten Datenbestand angewandt werden. Der Ansatz vereinfacht die Einführung der zustandsorientierten Instandhaltung durch maschinelle Lernverfahren und ist insbesondere für Anlagen mit einem bisher unbekannten Ausfallverhalten geeignet.
Zustandsorientierte Instandhaltung, Zustandsprognose, Künstliche Intelligenz, Verteilte Datenhaltung
In diesem Artikel wird eine Methode zur effizienten Auslaufplanung vorgestellt.
Auslaufplanung, Lieferketten
Die steigenden Kundenanforderungen zwingen Firmen dazu in engen Lieferketten zu kooperieren um eine hohe logistische Performanz zu erreichen. Die Kundenwünsche verkürzen zudem den Produktlebenszyklus, was zu einem häufigeren auslaufen der Produkte in den Lieferketten führt. Aus diesem Grund müssen heutige Lieferketten in der Lage sein, dieses Auslaufen effizient zu betreiben. Dieser Beitrag behandelt einen passenden Ansatz für das systematische Auslaufplanen, wobei die gesamte Lieferkette beachtet wird. Der Ansatz beruht auf dem Prinzip der kumulierten Produktionszahl, welche die Verknüpfung zwischen mehreren Prozessen ermöglicht. Es ermöglicht eine Ausrichtung der Losgrößen auf die Beschaffung, Herstellung und Lieferung der Auslaufproduktion des Prozesses. Der Ansatz ermöglicht Partnern in der Lieferkette Kostenersparnisse, durch Vermeidung von Restbeständen verursacht durch nicht harmonisierende Losgrößen, zu identifizieren.
Fabrik- und Produktionsplanung, Zusammenarbeit in internationalen Produktions-, Herstellung- und log
In der Schmiedeindustrie ist das Querkeilwalzen ein etabliertes Verfahren zur Herstellung von zylindrischen Vorformen mit einer äußerst effizienten Materialausnutzung. Um das Auftreten von Materialfehlern während der Umformung zu verhindern, wird die Keilgeometrie der Werkzeuge an die angegebene Vorform eingepasst. Heute wird Querkeilwalzen innerhalb des warmen Temperaturbereichs durchgeführt. Um das halbwarme Querkeilwalzen zu analysieren entwickelten die Wissenschaftler am IPH - Institut für Integrierte Produktion Hannover gemeinnützige GmbH ein Teststand für Querkeilwalzexperimente.
Halbwarmumformung, Prozesskette, Querkeilwalzen
Querkeilwalzen wird heute im warmen Temperaturbereich angewendet. Um dieses Verfahren auch bei halbwarmen Bauteiltemperaturen praktisch zu untersuchen, wurde am IPH - Institut für Integrierte Produktion Hannover ein Teststand für Querkeilwalzversuche entwickelt. Der entwickelte Versuchsstand erlaubt die praktische Untersuchung des Einflusses unterschiedlicher Werkstück- und Werkzeugtemperaturen, sowie Werkzeuggeometrien und Walzgeschwindigkeiten auf das Umformergebnis. Die Ergebnisse der praktischen Walzversuche liefern zukünftig Erkenntnisse zur bedarfsgerechten Gestaltung von Walzkeilgeometrien, Umformgeschwindigkeiten sowie Werkzeugtemperaturen im halbwarmen und warmen Temperaturbereich des Querkeilwalzens. Im Rahmen des Projektes DeVaPro leistet der Versuchsstand einen wichtigen Beitrag zur individuellen Umsetzung einer vollständigen schmiedetechnischen Prozesskette im halbwarmen Temperaturbereich.
Halbwarmumformung, Prozesskette, Querkeilwalzen
Halbwarm geschmiedete Teile haben Vorteile im Vergleich zu herkömmlichen Warmschmiedeteilen: Engere Toleranzen, reduzierte Oberflächenrauheit, kein Zunder und eine reduzierte Randentkohlung. Jedoch ist das geometrische Spektrum der Halbwarmschmiedeteile durch hohe Fließspannungen beschränkt. Um diese geometrischen Begrenzung zu überwinden werden neue Walz- und Schmiedeverfahren in dem europäischen Forschungsprojekt "DeVaPro - Entwicklung einer variablen Halbwarm-Schmiede- Prozesskette" entwickelt. Im Mittelpunkt steht die Gestaltung einer halbwarmen Vorformoperation durch Querkeilwalzen, gefolgt von einer Zwischenerwärmung und einem halbwarmen Fertigformen in herkömmlichen Gesenken. Um eine Vorstellung von der Wirkung der niedrigeren Temperaturen auf die Prozessparameter, z. B. Kraft, Gesenkverschleiß und Mikrostruktur im Gegensatz zu Warmschmiedeverfahren zu erhalten, werden FE-Simulationen und experimentelle Tests mit einem Modell durchgeführt. In diesem Beitrag werden der neue halbwarme Querkeilwalzprozess vorgestellt und die Ergebnisse der experimentellen Untersuchungen z. B. die mechanischen Eigenschaften und die Mikrostruktur dargestellt.
Halbwarmumformung, Prozesskette, Querkeilwalzen
Im Projekt "DeVaPro - Entwicklung einer variablen Warmumformungsprozesskette" wird ein neuer Walz- und Schmiedeprozesse entwickelt, um die geometrische Begrenzung der Halbwarmmassivumformung zu überwinden. Das Ziel des Projektes ist es, eine Prozesskette im halbwarmen Tempaturbereich zu entwickeln. Diese soll eine Auswahl der besten Vorformtechnologie beinhalten, um die gewünschte Massenverteilung vor der Halbwarmumformung zu erhalten. Die Technologie wird an die spezifischen Anforderungen der Halbwarmumformung angepasst. Ein Querkeilwalzvorgang und eine induktive Wiedererwärmung wird entwickelt. Eine Spurstange und ein Pleuel dienen als Musterteile.
Halbwarmumformung, Prozesskette, Querkeilwalzen
Eine Reduzierung der Prozessschritte, der Anzahl an Werkzeugen sowie der erforderlichen Menge an Material sind die wichtigsten Vorteile bei der Kombination von gratfreiem Umformen und Lochen von Schmiedeteilen. Dieser Prozess wurde am IPH – Institut für integrierte Produktion Hannover entworfen. Sogar die Nachbearbeitung wird enorm reduziert, da die Toleranzen für die meisten Anwendungsbereiche ausreichend sind. Die Forscher haben ein Werkzeugkonzept für zwei verschiedene Bauteile entwickelt. Das erste ähnelt der Geometrie eines rotationssymmetrischen Zahnrads, das zweite ist ein Bauteil mit ausgeprägter Längsachse. Zum Abschluss wurde das innovative Werkzeugkonzept erfolgreich getestet.
Gratloses Gesenkschmieden, Präzisionsschmieden, Lochen Werkzeugkonzept
Viele geschmiedete Bauteile, zum Beispiel Pleuel oder Ringschlüssel, weisen Hohlräume, Löcher oder Durchbrüche auf, die in einem weiteren Prozessschritt, meistens durch Warmlochen, hergestellt werden. Ein am IPH – Institut für Integrierte Produktion Hannover gemeinnützige GmbH entwickelter kombinierter Umform- und Lochprozess ermöglicht die Integration des durch Lochens in einen gratlosen Umformprozess. Dies ermöglicht die Einsparung von Prozessschritten, Werkzeugkomponenten und benötigtem Rohmaterial, da die entwickelte Umformung gratlos stattfindet.
Gratloses Gesenkschmieden, Präzisionsschmieden, Lochen Werkzeugkonzept
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
