Störungen, wie z. B. ein defektes Werkzeug, führen häufig im Ablauf einer Baustellenmontage zu Verzögerungen und dazu, dass die Montagesteuerung kurzfristig einen neuen Montageablauf festlegen muss, um negative Folgen zu vermeiden. In diesem Artikel wird ein Forschungsprojekt vorgestellt, welches die Entwicklung einer Methode zum Ziel hat, in der Online-Simulation eingesetzt wird, um schnell günstige Alternativpläne zu identifizieren und anhand unternehmensindividueller Zielgrößen zu bewerten.
Montagesteuerung, Simulation, Produktionsplanung und -steuerung, Störungsmanagement
In diesem Artikel wird die Erforschung der Grundlagen des neuen Fertigungsverfahrens Hybridschmieden beschrieben, das Blech- und Massiv-Elemente gleichzeitig umformt und fügt. Mittels dreier Modellversuche wird das stoff- und das formschlüssige Fügen durch Umformen des Massivelements untersucht. Während sich das nietähnliche, formschlüssige Fügen als günstig erwies konnte eine stoffschlüssige Verbindung nicht vollständig erreicht werden.
Hybrid, Schmieden, Blechumformung, Fügen, Stahl, Stoffschluss, Formschluss
Das Festigkeits-/ Dichteverhältnis von Aluminium kann durch die Integration von Keramikpartikeln in die Metallmatrix, sogenannte Aluminium-Metal Matrix Composites (MMC), weiter gesteigert werden. Der Aufwand für die spanende Bearbeitung von MMC-Werkstoffen ist auf Grund ihrer hohen Härte sehr groß und nicht wirtschaftlich. Das gratlose Präzisionsschmieden von Aluminium-MMC verspricht die Herstellung von endkonturnahen Bauteilen, welche über eine stahläquivalente Festigkeit verfügen und nachbearbeitungsarm hergestellt werden können. Die Möglichkeiten, die Vorteile von Aluminium-MMC mit denen des Fertigungsverfahrens "gratloses Präzisionsschmieden" zu verbinden, wurden in einem Forschungsprojekt am IPH - Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH untersucht.
Aluminium-MMC, Gratloses Schmieden, FEM
In einem Forschungsprojekt vom Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) und dem Lehrstuhl für Umformtechnik Siegen wurden die Grundlagen für die Innenhochdruckumformung von Titanbauteilen erforscht. Das Ziel des Forschungsvorhabens bestand darin, eine mehrstufige Prozesskette für IHU-Bauteile aus Titan zu entwickeln. Dafür sollten zunächst die verfahrensspezifischen Werkstoffeigenschaften sowie das tribologische System untersucht werden. 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
Aufgrund hoher mechanischer Belastungen bei der Halbwarmmassivumformung ist die Werkzeugoberfläche hohem Verschleiß ausgesetzt. In diesem Artikel wird die Eignung einer mit 40 % Chrom dotierten amorphen wasserstoffhaltigen Kohlenstoffschicht als Verschleißschutzschicht für die Massivumformung beschrieben. Dazu wurden Werkstücke bei Temperaturen zwischen 650 und 1200 °C auf beschichteten Gesenkeinsätzen abgeschmiedet. Anschließend wurden die Schichten analysiert und ihre Verschleißeigenschaften bewertet.
Beschichtungen, Schmieden, Umformtechnik
Eine frühzeitige Erkennung von fehlerhaften Schmiedeteilen bietet wirtschaftliche Vorteile, da diese Bauteile sofort aus der weiteren Fertigungsfolge ausgeschleust werden können. Eine prozessintegrierte Überwachung ist nicht Stand der Technik. Aufgrund der rauen Umgebungsbedingungen beim Schmieden (wie z. B. extrem hohe Temperaturen und Kräfte) ist die Integration von Sensoren in Schmiedeprozesse kaum möglich. Schmiedefehler, die nicht offensichtlich sind und daher vom Pressenbediener nicht erkannt werden, werden häufig nach dem Abkühlen oder erst beim Kunden entdeckt. In beiden Fällen fallen zusätzliche Kosten an. Im Rahmen des vorgestellten Forschungsprojekts wurde ein sensorloses Überwachungssystems entwickelt. Dieses funktioniert ohne Sensoren im Schmiedegesenk und zeigt Schmiedefehler direkt beim Schmieden auf.
Metall, Stahl, Metallverarbeitung, Schmieden, Qualität
Eine frühzeitige Erkennung von Fehlern im Schmiedeprozess bietet wirtschaftliche Vorteile. So können beispielsweise fehlerhaft geschmiedete Werkstücke sofort aus der weiteren Prozesskette ausgeschleust werden und verursachen keine Kosten zum Beispiel in einer anschließenden Wärmebehandlung. Die Entwicklung einer neuartigen Prozessüberwachung mittels elektrischen Stroms ermöglicht die Identifikation von Schmiedefehlern und mangelnder Formfüllung.
Schmieden, Prozessüberwachung
In der Halbwarmmassivumformung steigen die mechanischen Belastungen im Gesenk, wodurch erhöhter mechanischer Verschleiß hervorgerufen wird. Durch harte Diamond-like Carbon (DLC)-Verschleißschutzschichten kann dieser Nachteil aufgefangen werden. Eine Dotierung ermöglicht eine ausreichende Temperaturbeständigkeit dieser Schichtart. Insbesondere in Bereichen mit hoher Relativbewegung besitzen die untersuchten Schichten Vorteile gegenüber unbeschichteten Gesenken.
diamond-like carbon (DLC), Halbwarmmassivumformung, Verschleiß
Schmiedeteile haben geometrische Schwankungen, bedingt beispielsweise durch den Gesenkverschleiß. Die Untersuchung von Kompensationsmöglichkeiten durch eine per FEM-Simulation gesteuerte Gratbahn wies nach, wie weit der Stofffluss sich im Moment der Umformung variieren lässt. Dies eröffnet Potential, das Schmiedeergebnis weiter zu verbessern.
Schmieden, Werkzeugkonstruktion, Stofffluss, FEM, Gratbahn
Zur Umformung von dünnwandigen Hohlbauteilen aus Rohren wird oftmals das Verfahren des Innenhochdruckumformens angewendet. Um auch dickwandige Hohlbauteile aus Aluminium umformen zu können wurde ein Verfahren entwickelt, welches die Umformung solcher Bauteile im erwärmten Zustand mit Hilfe eines Wirkmediums auf einer hydraulischen Presse ermöglicht. Zur Untersuchung wurde für ein Beispiel-Bauteil solch ein Umformprozess ausgelegt. Dieser Prozess wurde mit Hilfe der FEM analysiert und in Laborversuchen verifiziert.
Innenhochdruckumformen, Schmieden, Rohre, Aluminium, FEM
Hersteller großskaliger Produkte sehen sich zunehmend zur Differenzierung gegenüber den Wettbewerbern durch die Produktionskosten gezwungen. Das für gewöhnlich bei großskaligen Produkten angewandte Fertigungsprinzip stellt die Baustellenfertigung dar, die auf eine kundenspezifische Produktion bei hoher Variantenvielfalt ausgelegt ist. Im Hinblick auf die Produktionskosten erweist sich die Baustellenfertigung jedoch als unzureichend. Die gezielte Übertragung alternativer Fertigungsprinzipen auf die Produktion großskaliger Produkte bietet einen vielversprechenden Ansatz zur Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit.
Fließfertigung, XXL-Produkte, Reorganisation, Fertigungsprinzip, Baustellenfertigung
Vorgehaltene Lagerbestände ermöglichen bei schwankenden Nachfragen das Erreichen eines gewünschten Servicegrads. Kurzfristige Änderungen des Nachfrageverhaltens können jedoch eine Fehlteilsituation hervorrufen. Ist die Produktion in der Lage, die Fertigungsmenge kurzfristig an eine veränderte Nachfragesituation anzupassen, kann die Lieferfähigkeit erhalten bleiben. Bei stochastischen Nachfragen ist der richtige Zeitpunkt der Veränderung von Fertigungsmengen eine zentrale Fragestellung.
Lagerbestand, schwankende Nachfrage, Servicegrad, Fertigungsmenge, Lieferfähigkeit
Turbulenter werdende Umfelder verlangen Unternehmen eine steigende Mengen- und Terminflexibilität ab. Um trotzdem eine gleichmäßige Kapazitätsauslastung realisieren zu können, ist Flexibilität bei der Auftragsabarbeitung erforderlich. Dieser Beitrag geht auf die Wirkung von Belastungsflexibilität als Befähiger für eine flexible Auftragsabarbeitung und betriebliche Anwendungsmöglichkeiten ein. Außerdem werden wissenschaftliche Lücken bei der Bewertung der Belastungsflexibilität aufgezeigt.
Belastungsflexibilität, Belastungsglättung, Belastungsstreuungen, Fertigungssteuerungsverfahren, Pro
Das Produktdesign bestimmt 70% der zukünftigen Produktkosten. Daher bietet das strukturelle Design einen vielversprechenden Ansatz zur Reduzierung der Lebenszykluskosten eines Flugzeugs. Ein wesentlicher Auslegungsparameter ist die Entscheidung zwischen einer monolithischen oder modularen Konstruktion. Das aktuelle Design von Flugzeugflügeln kann als weitgehend monolithisch beschrieben werden; die Grundstruktur besteht aus einer kleinen Anzahl von ungeteilten Komponenten. Zum Beispiel besteht die obere Abdeckung des Airbus A350 Flügel aus einer einzigen Komponente mit einer Länge von 32 m. Für die Herstellung dieser großskalierten Komponenten sind Produktionsmaschinen, z. B. Autoklaven, mit sehr großen Abmessungen erforderlich. Jedoch sind andere Flugzeugteile, wie der Rumpf, keine einstückigen Bauteile. Der Rumpf ist aus mehreren Rumpfmodulen, die vorgerüstet und dann miteinander vernietet werden, zusammengesetzt. In diesem Paper wird ein kleinskalierter modularer Aufbau für Flugzeugflügel vorgestellt und die technische Machbarkeit diskutiert. Darüber hinaus haben wir Modularisierungsfaktoren identifiziert, die die Entscheidung zwischen einer monolithischen oder Modulbauweise wesentlich beeinflussen.
strukturelles Design, großskalige Produkte, modulares Design
In diesem Beitrag werden Methoden und Lösungen beschrieben, mit denen die kognitiven Fähigkeiten Erkennen, Kommunizieren, Orientieren sowie Lernen und Planen auf Transportsysteme übertragen werden. Die Umsetzung dieser Fähigkeiten erfolgt mittels optischer Technologien und wird anhand von Anwendungsbeispielen aufgezeigt. Kleinskalige Transportmodule können im Bereich der Intralogistik dazu verwendet werden, um an definierten Knoten im Materialflusssystem das Spektrum der durchführbaren logistischen Operationen zu erweitern sowie die Systemflexibilität zu erhöhen. Mit miniaturisierten 3D-Kamerasystemen – in die Gabelzinken eines Flurförderzeugs (FFZ) integriert – wird das Gabelzinkenvorfeld aufgenommen. Anwendungsspezifische Auswertealgorithmen können die Position von Paletten und Lagerplätzen erkennen und bei der Ladungshandhabung assistieren. Daneben wird die Position des FFZ im Lager über optisch vernetzte Lichtbaken vom Fahrzeug selbst erfasst. Die Positionsbestimmung ermöglicht die Verfolgung von Ladungsträgern in Echtzeit sowie Navigationsfunktionen am Fahrzeug. Kognitive Fähigkeiten sind auch für weitere Bereiche der Transporttechnik vorteilhaft. Ein dezentrales Vernetzungsmodul ermöglicht einen durchgängigen Informationsfluss zwischen unterschiedlichen Transportsystemen. Auf dieser Basis lassen sich weitere kognitive Fähigkeiten, wie ein dezentrales Routing von Produkten, effektiv umsetzen.
kognitives Produktionssystem, optische Technologie, optische Positionsbestimmung
Die Logistik stellt einen wesentlichen Bestandteil der Wertschöpfungskette dar. Daher sind zukunftsfähige Logistiksysteme ein entscheidender Wettbewerbs- und Erfolgsfaktor für Unternehmen. Durch individuelle Kundenwünsche, verkürzte Innovationszyklen sowie eine steigende Vielfalt an Produktvarianten sind die Anforderungen an die Materialflusstechnik zunehmend komplexer geworden. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden und eine kontinuierliche Effizienzsteigerung von Logistiksystemen zu ermöglichen, ist die Entwicklung innovativer Systeme notwendig. Ein Schlüssel zum Entwurf derartiger Systeme ist die Anwendung optischer Technologien. Anhand eines vereinfachten Szenarios werden in diesem Beitrag die Möglichkeiten optischer Technologien in der Intralogistik dargestellt.
Materialflusstechnik, optische Kommunikation, Optik, Intralogistik
Im Forschungsprojekt ISI-WALK wurden Methoden und Technologien zur effizienten Gestaltung und zum wirtschaftlichen Betrieb von wandlungsfähigen Lieferketten entwickelt. Diese Methoden und Technologien tragen dazu bei, Logistiksysteme wandlungsgerecht zu gestalten und einen wandlungsfähigen Material- und Informationsfluss zu realisieren. In Anlehnung an die kognitiven Fähigkeiten des Menschen und der daraus resultierenden hohen Wandlungsfähigkeit wurden Logistiksysteme befähigt, ihre Umgebung zu erkennen, entsprechende Informationen zu kommunizieren, zu schlussfolgern, zu lernen oder zu planen. Die technischen Ergebnisse gliedern sich in vier Teilziele: ein auf 3D-Kameratechnologie basierendes Assistenzsystem für Gabelstapler, ein System zur optischen Positionserfassung in industriellem Umfeld, ein wandlungsfähiges koordinatenbasiertes Lagerverwaltungssystem und eine Methode zur Planung und Bewertung von Wandlungstreibern. Das Forschungsvorhaben wurde innerhalb des Rahmenkonzepts "Forschung für die Industrie von morgen" vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert und durch den Projektträger Karlsruhe, Bereich Produktion und Fertigungstechnologien betreut.
Optische Positionierung, Aktive Infrastruktur, Datenübertragung, Signal Processing, Bildverarbeitung
XXL-Produkte bestehen oftmals aus einer großen Anzahl an Bauteilen, die mit einer Vielfalt an Fertigungstechnologien häufig in Unikatfertigung hergestellt werden. Unternehmen konzentrieren sich auf ihre Kernkompetenzen und arbeiten in Produktionsnetzwerken zusammen. Vor diesem Hintergrund wird eine reifegradbasierte Entwicklungsrichtlinie benötigt, die es ermöglicht, den logistischen Reifegrad und damit die Leistungsfähigkeit innerhalb von Produktionsnetzwerken zu bewerten und zu erhöhen.
Supply Chain Management, Lieferantenbewertung, Produktionsnetzwerke, logistische Leistungsfähigkeit,
Innovative Entwicklungen resultieren oftmals aus dem Wissen, das im Lebenszyklus vorhandener Produkte erzeugt wird. Diesem Ansatz folgend entwickeln Ingenieure des IPH in einem aktuellen Forschungsprojekt Methoden und Werkzeuge zur Akquisition und Nutzung von Wissen aus dem gesamten Produktlebenszyklus.
Produktlebenszyklus, Wissensmanagement
Eine zentrale Steuerung von Fahrerlosen Transportsystemen (FTS) wird den Anforderungen einer wandlungsfähigen Produktion nicht mehr gerecht. Mit Verfahren aus dem Bereich der Künstlichen Intelligenz kann eine Steuerung dezentralisiert und flexibilisiert werden. Die Aufgaben der zentralen Steuerung können auf diesem Wege auf verschiedene Entitäten im System verteilt und ihre Komplexität verringert werden. Der vorliegende Artikel befasst sich mit der Dezentralisierung einer FTS-Steuerung. Die Schwerpunkte liegen auf der Auftragsvergabe, der Routenfindung sowie der Konfliktlösung.
FTS, Dezentrale Steuerung, Fahrerlose Transportsysteme
