Der Entstehungsprozess von großskaligen Produkten wurde in der Vergangenheit nur vereinzelt wissenschaftlich betrachtet. Im Rahmen des Verbundprojektes „Innovationen für die Herstellung großskaliger Produkte“, gefördert von niedersächsischen Ministerien, will das IPH – Institut für Integrierte Produktion Hannover gemeinnützige GmbH wissenschaftlichen Fragestellungen in Bezug auf die Entwicklung, Herstellung und das Recycling großskaliger Produkte nachgehen und diese beantworten.
XXL-Produkte, Entwicklung, Herstellung, Recycling
Heute sind Barcode und Data Matrix-Code in unterschiedlichen Varianten in der Logistik als Standard verbreitet. Sie sind äußerst kostengünstig und können auf nahezu allen Ladungsträgern oder Produkten angebracht werden. Die größten Nachteile von Barcodes liegen jedoch im geringen Speicherplatz, der Unveränderlichkeit der abgespeicherten Information und der notwendigen Sichtverbindung zwischen Code und Lesegerät. In vielen Anwendungen gehen die Anforderungen über die Leistungsfähigkeit von Barcode und Matrix-Code hinaus. Doch kann RFID wirklich den Barcode ablösen? Zur Beantwortung dieser Frage muss man die charakteristischen Eigenschaften von RFID und die Anwendungsbedingungen kennen.
RFID, Nutzenpotenziale, Identifikationstechnologien
Heute sind Barcode und Data Matrix-Code in unterschiedlichen Varianten in der Logistik als Standard verbreitet. Sie sind äußerst kostengünstig und können auf nahezu allen Ladungsträgern oder Produkten angebracht werden. Die größten Nachteile von Barcodes liegen jedoch im geringen Speicherplatz, der Unveränderlichkeit der abgespeicherten Information und der notwendigen Sichtverbindung zwischen Code und Lesegerät. In vielen Anwendungen gehen die Anforderungen über die Leistungsfähigkeit von Barcode und Matrix-Code hinaus. Doch kann RFID wirklich den Barcode ablösen? Zur Beantwortung dieser Frage muss man die charakteristischen Eigenschaften von RFID und die Anwendungsbedingungen kennen.
RFID, Nutzenpotenziale, Identifikationstechnologien
Wirtschaftlichkeit und Qualität sind nach wie vor entscheidende Wettbewerbsfaktoren im produzierenden Gewerbe. So steht auch das Spritzgießen vor der Herausforderung, hochwertige Teile mit gleichbleibender Qualität zu geringeren Kosten zu liefern. Unterstützung dafür liefert eine neuartige Software zur automatischen und konturnahen Temperierkanalauslegung mittels künstlicher Intelligenz, die das IPH - Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH zusammen mit mehreren Unternehmen entwickelt.
Temperierkanalauslegung, Spritzgießen, Wirtschaftlichkeit und Qualität
Wirtschaftlichkeit und Qualität sind nach wie vor entscheidende Wettbewerbsfaktoren im produzierenden Gewerbe. Hochwertige Teile mit gleichbleibender Qualität zu geringeren Kosten zu liefern – diese Herausforderung besteht z. B. auch beim Spritzgießen. Unterstützung bietet eine neuartige Software, die die Kanäle konturnah auslegt und dadurch die Formteilqualität und die Zykluszeit bei minimiertem Konstruktionsaufwand verbessert.
Temperierkanalauslegung, Spritzgießen, Wirtschaftlichkeit und Qualität
Um seine Produktion zu verschlanken und Lagerbestände abzubauen, führt der Maschinen- und Anlagenbauer Koller derzeit eine neue Software ein. Ohne Hardware summiert sich die Investition bislang auf rund 350.000 Euro.
Lean Production, ERP-Systeme
Formteilqualität und Zykluszeiten werden bei Spritzgießprozessen durch das Temperiersystem im Werkzeug gesteuert. Bisher legen erfahrene Konstrukteure manuell konturnahe Temperiersysteme aus, um sie dann iterativ und versuchsbasiert zu simulieren. In dem vorliegenden Artikel wird eine Methode zur automatisierten Temperiersystemauslegung vorgestellt. In der Methode sind naturanaloge Verfahren verknüpft, die den Konstruktionsprozess beschleunigen und die Wirtschaftlichkeit des Spritzgießprozesses verbessern.
Spritzgießen, konturnahe Temperiersysteme, Auslegung, naturanaloge Verfahren
Die Türme für WEA werden derzeit in Stahlrohr-, Gitter-, Beton- oder Hybridbauweise hergestellt. Aufgrund der geringen Montagezeiten stellen Stahltürme die am weitesten verbreitete Turmbauart für kommerzielle WEA dar. Derzeit wird der Großteil der Stahltürme aus gerolltem Blech hergestellt. Die zu rollenden Platten werden – in der Regel durch Laserschneiden – vorgefertigt. Die meist konisch gerollten Segmente werden nach dem Walzvorgang zu Stahlrohrabschnitten verschweißt, die mit Hilfe von gewalzten Verbindungsringen verschraubt werden. Wenn der Transportweg kurz ist, werden die Segmente direkt nach dem Rollen verschweißt. Die Anwendung von Leichtbauprinzipien (konstruktiv oder mittels Hochleistungswerkstoffen) bei den Turmsegmenten der WEA ermöglicht durch die Verringerung des Gewichtes, bei gleicher Steifigkeit, die WEA höher zu bauen.
XXL-Produkte, großskalig, XXL, WEA, Windenergie, Leichtbau, Turmbau, FEM
Durch einen hohen Automatisierungsgrad sind Transport- und Lagersysteme mittlerweile extrem effizient geworden - leider auf Kosten der Flexibilität, denn Anpassungen und Umbauten der Systeme sind sehr aufwändig. Dieser Widerspruch soll im Forschungsprojekt "ISI-WALK" aufgelöst werden, indem Logistiksysteme durch intelligente Schnittstellen flexibel und effizient gestaltet werden.
Logistik, Flexibilität, Schnittstellen
Die Wahl einer wirtschaftlichen Instandhaltungsstrategie steht im Spannungsfeld zwischen Produktionsausfällen auf der einen und Instandhaltungsaufwendungen auf der anderen Seite. Die voraussagende Instandhaltung von Produktionsanlagen verspricht einen Ausweg aus diesem Zielkonflikt, sofern sich die Maschinenzustände prognostizieren lassen. Die Digitale Maschinenakte unterstützt diese Aufgabe durch eine Kombination aus Datenaustausch und Künstlicher Intelligenz.
Maschinenüberwachung, Künstliche Intelligenz
Im Projekt "Steigerung der Instandhaltungsqualität durch maschinenspezifische Informationen am Beispiel der Papier- und Druckweiterverarbeitung" wurden Methoden entwickelt, die eine verbesserte Instandhaltungsqualität durch eine voraussagende Strategie ermöglichen. Die entwickelten Methoden kombinieren den Austausch von instandhaltungsbezogenen Daten und die Analyse dieser Daten mittels künstlicher Intelligenz. Dadurch wird erreicht, dass die am Lebenszyklus einer Anlage beteiligten Unternehmen zusätzliche Informationen gewinnen, z. B. über den aktuellen Verschleißgrad einer Baugruppe.
Instandhaltung, Data Mining
Querkeilwalzen ist ein Verfahren, mit dem zylindrische Bauteile ohne Schmiermittel gratlos umgeformt werden können. Vor dem Hintergrund steigender Materialkosten rückt dieses Verfahren zunehmend in den Fokus vieler Schmiedeunternehmen – jedoch verhindern die hohen Investitionskosten für Werkzeuge und Maschinen meistens die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens. Mit Flachbackenwerkzeugen und entsprechenden Walzmaschinen können Werkzeugkosten eingespart werden und das Verfahren wird somit auch für Kleinserien interessant. Darüber hinaus zeigen Untersuchungen des IPH, dass das QKW auch im Halbwarmtemperaturbereich anwendbar ist.
Halbwarmumformung, Prozesskette, Querkeilwalzen
In diesem Artikel wird die Erforschung der Grundlagen des neuen Fertigungsverfahrens Hybridschmieden beschrieben, mit dem Blech- und Massiv-Elemente gleichzeitig umgeformt und gefügt werden. Dabei wird zunächst auf die Klassifizierung von Hybridbauteilen nach Werkstoff bzw. Halbzeug eingegangen. Zudem werden die Vorteile von hybriden Bauteilen erläutert. In praktischen Versuchen an einfachen Versuchsgeometrien konnte ein zylindrisches Halbzeug mit einem Blech durch Schmieden formschlüssig gefügt werden. Eine stoffschlüssige Anbindung konnte nur teilweise erreicht werden.
Hybrid, Schmieden, Blechumformung, Fügen, Stahl, Stoffschluss, Formschluss
Engere Toleranzen, reduzierte Oberflächenrauheit, kein Zunder und eine reduzierte Randentkohlung können durch Halbwarmumformung realisiert werden. Jedoch ist das geometrische Spektrum der halbwarm geschmiedeten Bauteile aufgrund hoher Fließspannungen begrenzt. Um diese Einschränkung zu überwinden werden innovative, halbwarme Querkeilwalz- und Schmiedeprozesse im Projekt entwickelt und in diesem Paper präsentiert. Um die Wirkung niedriger Temperaturen auf die Prozessparameter, z. B. Kraft, Gesenkverschleiß und Materialeigenschaften im Vergleich zur Warmumformung zu untersuchen wurden Finite-Elemente-Simulationen und experimentelle Tests mit verkleinerten Modellgeometrien durchgeführt. In diesem Beitrag wird der neue halbwarme Querkeilwalzprozess erläutert und die Ergebnisse der Querkeilwalz-Versuche (z. B. Werkstückeigenschaften), FE-Simulationen der Umformkräfte und Materialanalyse gezeigt. Die Ergebnisse dieser Analysen ermöglichen industrielle Anwendung von halbwarmen Querkeilwalzprozessen zum ersten Mal.
Halbwarmumformung, Prozesskette, Querkeilwalzen
Viele Schmiedeteile beinhalten Lochstellen, z. B. für Lager. Das Lochen des Schmiedeteils erfolgt dabei in einem zusätzlichen Fertigungsschritt. Durch die Integration dieser bisher separat durchgeführten Operation in das Fertigschmieden des Bauteils kann die Prozesskette verkürzt werden. Jedoch gibt es bis dato keine Informationen darüber, wie verschiedene Prozessparameter die qualitätsrelevanten Faktoren beeinflussen. Daher wurde eine kombiniertes Schmiede-/Lochverfahren konzipiert und erprobt. Die Ergebnisse früherer Forschungsprojekte zeigten, dass die Variation der Einsatzmasse und der Schmiedetemperatur einen deutlichen Effekt auf die Maß- und Formgenauigkeit der Werkstücke haben. In diesem Projekt wurden verschiedene Stempel- und Werkstückgeometrien und der Einfluss einer alternativen Stadienfolge auf die Werkzeugbelastung und den Materialfluss untersucht. Dabei konnte kein Einfluss der Stempel- und die Werkstückgeometrie auf die Formgenauigkeit des Lochens festgestellt werden. Die Wahl einer ungünstigen Stadienfolge führt jedoch zum Werkzeugausfall beim Fertigschmieden.
Schmieden, Gratlos Schmieden, Präzisionsschmieden, Lochen
Wirtschaftlichkeit und Qualität sind nach wie vor entscheidende Wettbewerbsfaktoren im produzierenden Gewerbe. Hochwertige Teile mit gleichbleibender Qualität zu geringeren Kosten zu liefen – diese Herausforderung besteht auch im Spritzgießen. Unterstützung biete eine neuartige Software, die die Kanäle konturnah auslegt und dadurch due die Formteilequalität und die Zykluszeit bei minimierten Konstruktionsaufwand verbessert
Spritzguss, Temperaturführung, Softwareentwicklung
Am IPH wurde ein neuartiges Werkzeugkonzept entwickelt, um innerhalb eines Prozesschrittes gratlose, endkonturnahe Bauteile zu schmieden und zu lochen. Das Werkzeugkonzept für den kombinierten Schmiede- und Lochprozess wurde für rotationssymmetrische Bauteile entwickelt. Bestehend aus einem Oberstempel (kombinierter Umform- und Lochstempel), Federn, einem Untergesenk, einem Unterstempel und einem Auslösemechanismus, kann das Werkzeug in eine konventionelle Schmiedepresse integriert werden. Der Fertigungsprozess wurde mit Hilfe der FEM ausgelegt. Um die entscheidenden Parameter zu bestimmen, wurden Schmiedeversuche auf einer Müller Weingarten PSH 265 Spindelpresse durchgeführt. Die Machbarkeit eines kombinierten Schmiede- und Lochprozesses zur Herstellung eines endkonturnahen Bauteils konnte erfolgreich demonstriert werden.
Schmieden, Gratlos Schmieden, Präzisionsschmieden, Lochen
Werkstoffverbünde mit metallischer Matrix und keramischer Verstärkung (engl. Metal-Matrix Composites: MMC) weisen eine günstige Festigkeits-Masse-Paarung auf. Mit diesen Verbünden können thermisch und mechanisch hoch belastbare Leichtbauteile realisiert werden. Gratlos präzisionsgeschmiedet werden MMC bisher nicht. Ebenso wurde der Verschleiß der Umformgesenke durch die Keramikpartikel der MMC noch nicht wissenschaftlich untersucht. Das Paper beschreibt das Vorhaben "Schmieden von Aluminium MMC".
Alu MMC, Gratloses Schmieden, FEM
Diamond-Like Carbon Schichten (DLC-Schichten) sind antiadhäsiv und extrem hart (bis zu 3.500 HV) und eignen sich somit hervorragend als Verschleißschutzschichten. Diese Eignung zur Reduktion des Werkzeugverschleißes in der Halbwarmmassivumformung wird im IPH simulativ und experimentell untersucht.
DLC, Verschleißschutz, Warmumformung
Das Einsparen von Ressourcen wird immer wichtiger. Daher versucht die Schmiedeindustrie Stadienfolgen mit reduziertem Gratanteil oder sogar komplett gratlose Stadienfolgen gegenüber den konventionellen Prozessketten auszulegen. Derzeit können lediglich einfache Bauteilgeometrien wie Zahnräder gratlos gefertigt werden. Deshalb wurde in einem Forschungsprojekt am IPH das gratlose Kurbelwellenschmieden entscheidend weiter entwickelt. In diesem Paper wird die Prozessentwicklung des gratlosen Schmiedens geschildert. Das entsprechende Teilprojekt des Sonderforschungsbereichs "SFB 489 - Prozesskette zur Produktion präzisionsgeschmiedeter Hochleistungsbauteile" wurde in den vergangenen Jahren am IPH durchgeführt und von der deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert.
Präzisionsschmieden, gratlos, Kurbelwelle
