Im allgemeinen Sprachgebrauch und in den Medien wird oftmals der Begriff XXL-Produkt als Synonym für großskalige Produkte verwendet. Doch was definiert XXL-Produkte und wo ist die Grenze zu konventionellen Produkten zu sehen? Durch Aufzeigen gemeinsamer Charakteristika wird eine wissenschaftliche Definition dieses Begriffes vorgestellt. Eine gemeinsame, branchen- und produktübergreifende Definition ermöglicht, vergleichbare Herausforderungen in verschiedenen Branchen zu identifizieren. Auf dieser Basis lassen sich übergreifende Lösungen entwickeln, die sich auf die Fertigung von unterschiedlichen XXL-Produkten übertragen lassen. Diese Synergieeffekte können zu einer kostengünstigeren Herstellung von XXL-Produkten beitragen.
XXL-Produkte, großskalig, XXL, Definition
Produkte unterliegen seit jeher einer stetigen Weiterentwicklung. Einerseits handelt es sich dabei um Behebung bekannter Probleme und Fehler im Vergleich zum ursprünglichen Produkt. Andererseits sind Unternehmen durch die Globalisierung gezwungen, ihre Produkte global zu optimieren, um am Markt konkurrenzfähig zu bleiben. Eine solche Weiterentwicklung beinhaltet oftmals nicht nur einen Funktionszuwachs, sondern zieht auch eine Weiterentwicklung der geometrischen Abmaße mit sich. Der VW Golf ist zum Beispiel mit jeder Generation um zusätzliche Sicherheits- und Komfortausstattung ergänzt worden. Auf diese Weise hat sich die Länge des VW Golfs bei jedem Modellwechsel um durchschnittlich 9cm vergrößert.
XXL-Produkte, großskalige Produkte, XXL-Definition
Die systematische Analyse von Lebenszyklusdaten bietet das Potential, Schwächen aktueller Produkte zu identifizieren und Ansatzpunkte für Produktinnovationen zu liefern. Dieser Beitrag beschreibt ein Konzept zur automatischen Analyse von Lebenszyklusdaten. Erklärt werden insbesondere die Zusammenführung der Daten aus verschiedenen Systemen, die Vorverarbeitung der Rohdaten sowie die Analyse und Interpretation der Daten. Zudem werden zwei Modelle für die automatische Analyse von Lebenszyklusdaten vorgestellt und die Implementation in einen Softwaredemonstrator wird erläutert.
Softwarewerkzeug, Lebenszyklus, Datenanalyse, Data-Mining, Wissensbereitstellung
Die gezielte Analyse von Lebenszyklusdaten bietet das Potential, Schwächen aktueller Produkte und Ansatzpunkte für Produktinnovationen zu identifizieren. Der Beitrag stellt ein Konzept zur Auswertung von Lebenszyklusdaten in diesem Sinne vor und beschreibt, welche Teilschritte für das automatisierte Zusammenführen, Vorverarbeiten und Analysieren der Daten erforderlich sind. Dabei wird insbesondere die Klassifikation von Fehlerbeschreibungen erläutert.
Softwarewerkzeug, Lebenszyklus, Datenanalyse, Data-Mining, Wissensbereitstellung
Das Querkeilwalzen von Titanteilen in kleinen und mittleren Losgrößen unter Verwendung eines eigenständigen Apparates, die Anwendung einer Methode zum schnellen Auslegen von QKW-Prozessen sowie eine Prozessüberwachung mittels Thermografie wurde bisher nicht erforscht. Aufgrund der Bedürfnisse von europäischen KMU wurde daher ein Forschungsprojekt aufgesetzt, um die Vorteile des Verfahrens für die europäische Industrie verfügbar zu machen. Im Rahmen des Projektes wird eine Methode entwickelt, die den Aufwand zur Prozessauslegung für KMU aufwandsärmer gestaltet sowie eine Maschine bereitgestellt, welche mit geringen Investitionen die Vorteile von QKW für KMU verfügbar macht. Um die Akzeptanz des Verfahrens zu erhöhen wird außerdem eine integrierte Prozessüberwachung realisiert. Die entwickelten Methoden und Maschinen werden anhand von Demonstratorbauteilen erprobt, um die Möglichkeiten der neuen Technologien darzustellen.
Querkeilwalzen, QKW-Maschine, Titan, bainitischer Stahl, Common rail, Hüftimplantat
Das Querkeilwalzen von Titanteilen in kleinen und mittleren Losgrößen unter Verwendung eines eigenständigen Apparates, die Anwendung einer Methode zum schnellen Auslegen von QKW-Prozessen sowie eine Prozessüberwachung mittels Thermografie wurde bisher nicht erforscht. Aufgrund der Bedürfnisse von europäischen KMU wurde daher ein Forschungsprojekt aufgesetzt, um die Vorteile des Verfahrens für die europäische Industrie verfügbar zu machen. Im Rahmen des Projektes wird eine Methode entwickelt, die den Aufwand zur Prozessauslegung für KMU aufwandsärmer gestaltet sowie eine Maschine bereitgestellt, welche mit geringen Investitionen die Vorteile von QKW für KMU verfügbar macht. Um die Akzeptanz des Verfahrens zu erhöhen wird außerdem eine integrierte Prozessüberwachung realisiert. Die entwickelten Methoden und Maschinen werden anhand von Demonstratorbauteilen erprobt, um die Möglichkeiten der neuen Technologien darzustellen.
Querkeilwalzen, QKW-Maschine, Titan, bainitischer Stahl, Common rail, Hüftimplantat
Im Gegensatz zu aktuellen Produktions- und Transportsystemen verfügt der Mensch über die Fähigkeit sowohl mit physischen Veränderungen des Arbeitsplatzes als auch organisatorischen Veränderungen des Arbeitsablaufes flexibel umzugehen. Das Ziel des Forschungsprojekts „FTF out-of-the-box“ ist es, Serien-Flurförderzeuge durch kognitive Technologien zu befähigen, autonom Teilaufgaben in logistischen Prozessen abzuwickeln sowie durch Sprach- und Gestensteuerung zugewiesene Transportaufträge eigenständig auszuführen. Zur Realisierung solch eines interaktiven fahrerlosen Transportfahrzeugs (FTF) soll eine dezentrale Intelligenz entwickelt werden, die das FTF in die Lage versetzt, sein Verhalten selbstständig und flexibel durch Anpassung an sich wandelnde Produktionsumgebungen und -anforderungen zu optimieren und gleichzeitig den aktuell hohen Inbetriebnahmeaufwand fahrerloser Systeme zu reduzieren.
Kognition, Fahrerlose Transportsysteme, fahrerlose Transportfahrzeuge, Sprachsteuerung
Fahrerlose Transportsysteme (FTS) bestehen grundsätzlich aus einer Leitsteuerung, einem Kommunikationssystem und den Fahrerlosen Transportfahrzeugen (FTF). Die Steuerung des FTS hat die Aufgabe, einen Transportauftrag durchzuführen, sobald dieser von einem übergeordneten System erteilt wird. Der Transportauftrag wird von der FTS-Steuerung in eine tatsächliche Bewegung des FTF umgesetzt. Die Anzahl der FTF variiert dabei zwischen einigen wenigen bis hin zu 100 FTF. Durch die hohe Anzahl von FTF wird die Wahrscheinlichkeit von Behinderungen im Streckennetz erhöht. Heutige zentrale FTS-Steuerungen berücksichtigen die entstehenden dynamischen Verkehrssituationen nur unzureichend und sind im Hinblick auf Veränderungen und Störungen zu wenig flexibel und robust.
FTS, Dezentrale Steuerung, Fahrerlose Transportsysteme
Mit der Höhe von Windenergieanlagen steigt die nutzbare Windenergie exponentiell an. Allerdings nimmt bei zunehmender Turmhöhe auch der Materialbedarf und damit das Turmgewicht überproportional zu. Aktuelle Bauweisen begrenzen aufgrund dieses Zusammenhangs die heute erreichbare Turmhöhe. Die Anwendung von Leichtbauprinzipien kann zu einer Verringerung des Gewichtes bei gleicher Steifigkeit der Türme führen und damit in Zukunft höhere Türme ermöglichen. Im Rahmen eines Forschungsprojekts wurden konstruktive Konzepte entwickelt, welche die Senkung der Masse der Türme von WEA an Land (onshore) von bis zu 20 % ermöglichen. Dieser Artikel beschreibt die Entwicklung und Bewertung der Konzepte und stellt die Ergebnisse des Forschungsprojekts dar.
XXL-Produkte, großskalig, XXL, WEA, Windenergie, Leichtbau, Turmbau, FEM
Die Anwendung von Leichtbaukonzepten auf die Turmkonstruktion von Windenergieanlagen ermöglicht durch die Verringerung des Gewichtes, bei gleicher Steifigkeit, die Windenergieanlage höher zu bauen. Im Rahmen eines Forschungsprojekts am IPH wurden unterschiedliche Leichtbauideen aus der Bionik sowie Luft- und Raumfahrtechnik untersucht. Mit dem im Projekt entwickelten Trapez-Leichtbauturm könnte bei einer 3MW Anlage mit 90 m Nabenhöhe eine Gewichtsersparnis bis zu 20 % realisiert werden. In diesem Artikel werden Konstruktionsdetails der Leichtbaukonzepte dargestellt.
XXL-Produkte, großskalig, XXL, WEA, Windenergie, Leichtbau, Turmbau, FEM
Terminabweichungen im Ablauf einer Baustellenmontage verursachen häufig hohe ungeplante Kosten. Dies trifft insbesondere auf kapitalintensive, großskalige Produkte zu. Aktuell fehlt ein Modell, mit dem diese Kosten bereits während der Montageplanung und -umsetzung sowie auch im Nachhinein bestimmt werden können. Dadurch ist ein umfassendes logistisches Controlling nicht möglich und die Sicherstellung einer hohen Termintreue und niedriger Logistikosten auch bei eintretenden Störungen wird verhindert. In diesem Artikel wird ein Forschungsprojekt vorgestellt, welches die Entwicklung einer Methode zum Ziel hat, mit der ein Termineinhaltungs- und Kosten-Controlling für die Materialverfügbarkeit bei der Montage von Windenergieanlagen gesichert wird.
Materialbereitstellung, Baustellenmontage, Kosten-Controlling, Terminabweichung, Frühwarnsystem, Pro
In der modernen Wirtschaft sind die effiziente Nutzung von Ressourcen sowie die Optimierung von Prozessen und Kostenmanagement wesentliche Wettbewerbsfaktoren. In der Metallindustrie nimmt der Wettbewerbsdruck ständig zu, und die Umsetzung der Wettbewerbsfaktoren ist wichtig, um im Geschäft zu bleiben. Die steigenden Preise für Energie und Stahl, zwingen die Hersteller dazu, diese Kostenfaktoren zu reduzieren. Mit Forschungsaktivitäten sind auch KMUs in der Lage, ihre Qualität zu verbessern, beispielsweise durch Verwendung von Warmschmiede-Prozessen. Um die Kosten auf einem niedrigen Niveau zu halten ist eine Reduzierung des verwendeten Materials notwendig. Aufgrund dieser Zielsetzung wurden in diesem Forschungsprojekt gratlose Vorformoperationen für eine Zweizylinder-Kurbelwelle entwickelt. Allerdings bedeutet dies sehr lange Simulations- und Entwicklungszeiten für die Gestaltung der Vorform-Gesenke. Ferner wird für komplexe Vorformwerkzeuge ein hochqualifizierter Werkzeugstahl benötigt.
Gesenkschmieden, Mehridrektionales Schmieden, Prozesskette, Ressourceneffizienz
Die kundenorientierte, individuelle Produktion als Teil des Zukunftsprojekts "Industrie 4.0" begründet sich auf der voranschreitenden Verkürzung von Entwicklungszyklen. Der parallel zum Materialfluss geleitete Informationsfluss gewinnt für eine dezentrale Materialflusssteuerung an Bedeutung. Die Verarbeitung der damit neu zur Verfügung stehenden Informationen aus den Produktionssystemen setzt bei den Maschinen kognitive Fähigkeiten voraus. Maschinen, Handhabungs- und Transportsysteme sollen hierfür in Zukunft kommunizieren, Probleme erkennen, eigene Schlussfolgerungen ziehen, Neues lernen und planen. Hierfür bilden Cyber-Physische Produktionssysteme das technologische Fundament.
Cyber-Physische Produktionssysteme, individuelle Produktion, intelligente Vernetzung
Vorausschauend planen, Entscheidungen treffen und sich flexibel an neue Situationen anpassen: Was für Menschen selbstverständlich ist, sollen jetzt auch Maschinen lernen. Das ist das Ziel des Industrie-4.0-Projekts netkoPs, das ITA und IPH gemeinsam bearbeiten.
Cyber-Physische Produktionssysteme, individuelle Produktion, intelligente Vernetzung
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
