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
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
