Kategorie: Fachartikel

Informative und spannende Fachartikel aus Werkstoffe in der Fertigung.

Wirkung neuartiger KSS mit veränderten Inhaltsstoffen auf die Langzeitbeständigkeit von Polycarbonat als Sichtschutzfenster in der spanenden Bearbeitung (KSS-PC)

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Einleitung

Seit dem der Werkstoff Polycarbonat (PC) in trennenden Schutzeinrichtungen (TSE) von Werkzeugmaschinen eingesetzt wird, ist eine Vielzahl an Untersuchungen hinsichtlich der Alterung von PC durchgeführt worden. Bekannt und auch in geltenden Richtlinien festgehalten ist, dass die Alterung von PC eine Reduzierung der Rückhaltefähigkeit Y bewirkt. Gesetzliche Vorgaben für die Herstellung von Kühlschmierstoffen (KSS) führen zu Modifikationen der Inhaltsstoffe. Es besteht der Verdacht, dass diese neuen Kompositionen der KSS möglicherweise zu einer beschleunigten Alterung von PC führen.

Wissenschaftler des Instituts für Werkzeug­maschinen und Fabrikbetrieb (IWF) der Technischen Universität Berlin untersuchen deshalb in Kooperation mit dem Verein Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken e.v. (VDW), ob ein verstärkter Einfluss neuartiger KSS auf den Alterungsprozess von PC dargestellt werden kann. An gealtertem PC wird die Rückhaltefähigkeit Y im Aufprallversuch sowie die Bruch­dehnung εb im Zugversuch ermittelt. Außerdem werden Untersuchungen hinsichtlich der umgebungsbedingten Spannungsrissbildung (ESC) mit verschiedenen Referenzfluiden durchgeführt. Die hier präsentierten Ergebnisse sollen zukünftig in ein Modell einfließen, mit dem die Alterung von PC bei der Simulation von Aufprallprüfungen berücksichtigt werden kann. Weiterlesen

Industrie 4.0 Kommunikation – Der VDMA als Gravitations-zentrum zur Erarbeitung von OPC UA Companion Specifications

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Industrie 4.0 ist seit einigen Jahren das Schlagwort und Aushängeschild der deutschen und mittlerweile Internationalen Maschinen- und Anlagenindustrie. Industrie 4.0 steht unter Anderem für zukunftsweisende Vernetzung, Datenverarbeitung und neue Geschäftsmodelle. Das Resultat des Online-Selbst-Checks der jüngsten Industrie- 4.0-Readiness-Studie der IMPULS-Stiftung des VDMA zeigt, dass sich jedes dritte Unternehmen (34 Prozent) im deutschen Maschinen- und Anlagenbau durch fortgeschrittene Industrie 4.0-Ansätze auszeichnet. Viele Unternehmen sind noch Neulinge, die gerade ihren Weg zu Industrie 4.0 ebnen und umzusetzen. Besonderes Augenmerk muss auf die Realisierbarkeit kleiner Entwicklungsstufen gelegt werden, ohne den Gesamtblick des großen Bildes von Industrie 4.0 zu verlieren. Eine Blaupause für Industrie 4.0 gibt es nicht. Jedes Unternehmen ist aufgefordert seine Strategie zu entwickeln und umzusetzen. Eine digitale Strategie für das Unternehmen zu entwickeln ist die zentrale Aufgabe, aber auch die praktische Anwendung, das Sammeln eigener Erfahrungen und die Umsetzung von Industrie-4.0-Prototypen ist notwendig. Industrie 4.0 zielt verstärkt auf die Fokussierung von Kundenbedürfnissen und dem daraus resultierenden wirtschaftlichen Nutzen. Wirtschaftlicher Nutzen ist dabei entweder das sparen von monetären Mitteln oder die Steigerung des Umsatzes.

Grafiken © Plattform Industrie 4.0 und ZVEI

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Hochleistungsplasmen zur Entwicklung dünner Hartstoffschichten für Werkzeuge

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Das Institut für Oberflächentechnik (IOT) der RWTH Aachen University ist eine der führenden Forschungsinstitutionen auf dem Gebiet der PVD-Beschichtungstechnologie (Physikalische Gasphasenabscheidung). Die F&E-Gruppe PVD-Technologie (Werkzeuge) beschäftigt sich mit der Erforschung und Applikation von PVD-Dünnschichten für vielfältige Anwendungen. Hierbei setzt sie die am Markt üblichen und industriell eingesetzten Verfahrensvarianten, wie Magnetron Sputtern (MS) mit unterschiedlichen Kammervolumina sowie die neueste Generation von gepulsten Hochleistungsplasmen wie das High-Power-Pulse-Magnetron-Sputtering (HPPMS) und Lichtbogenverdampfen ein. Durch die Forschung an großskaligen, industriellen Anlagen, wie in Abbildung 1 (a) beispielhaft dargestellt, gelingt es, den Bogen zwischen Grundlagenforschung und industrierelevanten Beschichtungsprozessen zu spannen.

Abb. 1: Großskalige, industrielle Beschichtungsanlage des Typs CC800/9-HPPMS der CemeCon AG (a), laserstrukturierte Beschichtung für den Einsatz in der Kunststoffverarbeitung (b), CrN/AlN-Nano laminat (c) und PVD-beschichtete Langlochbohrer (d

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Entscheidend sind Knowhow und Beratung: Guter Verschleißguss ist Kopfsache

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Verschleiß und dadurch bedingte Ausfälle sind nicht nur ärgerlich, sondern in vielen industriellen Anwendungsbereichen auch ein erheblicher Kostenfaktor. Dies gilt ganz besonders dort, wo Güter zerkleinert, gemahlen, gefördert oder gepumpt werden müssen. Verschleißbedingte Bauteilabnutzung und die dadurch verursachten Kosten können nicht verhindert, aber durch Wahl geeigneter Werkstoffe in teils erheblichem Umfang verringert werden. Hierzu einige Tipps von Fachleuten einer auf die Herstellung von verschleißbeständigen Komponenten spezialisierten Gießerei.

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Lochen hybrider Bauteile mit minimalem Schädigungsgrad

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Abbildung 1: Projektumfang und Anwendungsgebiet gelochter Hybridbauteile; Widerstandspunktschweißen (links), Blindnietverbindung (rechts)

Hybride Bauteile aus Kunststoff und Metall rücken zunehmend in den Fokus von Forschung und Industrie. Ein hohes Leichtbaupotenzial macht diese Werkstoffkombination in vielen Anwendungsbereichen interessant. Die Vorteile der Hybridisierung beschränken sich jedoch nicht nur auf die optimale Nutzung der jeweiligen Materialeigenschaften. Vorzugsweise werden hybride Bauteile daher in Branchen mit gewichtsrelevanten Betriebskosten, wie beispielweise der Luft- und Raumfahrt, eigesetzt. Mit zunehmender gesellschaftlicher und politischer Bedeutung der Ressourceneffizienz sind diese entwicklungsintensiven Bauteile auch für die Automobilbranche relevant geworden. Die wichtigsten Herausforderungen sind hierfür wirtschaftliche Prozesse für die Großserie. Weiterlesen

Additive Fertigung in der Instandhaltungslogistik

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Abb. 1: Beispiele für additiv gefertigte Ersatzteile bei der STURM GmbH (Quelle: STURM GmbH)

Additive Fertigung

Die Anforderungen an den Produktionssektor werden im Zuge der Digitalisierung immer vielfältiger. Kundenwünsche nach individualisierten Produkten, kurzen Servicezeiten und hohen Verfügbarkeiten nehmen immer weiter zu. Konventionelle Produktionsanlagen stehen damit vielfältigen Herausforderungen gegenüber. Kleiner werdende Losgrößen und verkürzte Lieferzeiten besonders für Ersatzteile zwingen viele Unternehmen zum Umdenken. Vor diesem Hintergrund gewinnt die additive Fertigung (eng.: additive manufacturing) an Relevanz. [Breuniger et al. 2013, S. 5 ff.] Weiterlesen

Lager-Killer – wie man Schäden an Lagersystemen vermeidet

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Abb. 1 Bildquelle: The Timken Company

Von Russell Folger, Jerry Rhodes und David Novak, The Timken Company

Lager-„Killer“ sind Bedingungen, die einem Lagersystem Schaden zufügen und dessen Lebensdauer vorzeitig beenden können. Die vier häufigsten Ursachen sind:
Ungeeignete Schmierung, Verschmutzung, Überlast, falsche Handhabung und Installation. Diese Ursachen betreffen eine Vielzahl von Lagertypen, darunter Zylinderrollen-, Pendelrollen-, Nadel-, Kegelrollen- und Kugellagerkonstruktionen.

Die Folgen von Lagerschäden an industriellen Anlagen können erheblich sein:
Verletzungen von Anlagenpersonal, reduzierte Betriebseffizienz, Kosten für Lagerreparatur oder Lagerersatz, Kosten für Reparatur oder Ersatz anderer Komponenten – wie z. B. Gehäuse oder Wellen –, die durch von den beschädigten Lagern ausgehende Vibrationen oder hohe Temperaturen beschädigt werden können, sowie ungeplante Ausfallzeiten von Anlagen. Weiterlesen

Zuckerrübenschnitzel – ein neuer faserartiger Bestandteil für Verbundwerkstoff

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Abbildung 1 REM Aufnahmen (© Fraunhofer UMSICHT) von Zuckerrübenschnitzelmahlgut (Herkunft: Jäckering Mühlen und Nährmittelwerke GmbH ) mit D50 ~ 250 μm links und ~ 30 μm rechts. Während bei der gröberen Type kompaktierte „Zellhaufen“ nachgewiesen werden können, sind bei der feinen Type im Wesentlichen nur Bruchstücke von Zellen sichtbar.

In dem vom Land Nordrhein-Westfalen und der Europäischen Union geförderten Projekt „Werkstoffentwicklung auf Basis von Rübenschnitzeln für marktrelevante Anwendungen“ beschäftigen sich die Unternehmen Byk-Chemie GmbH, Entex Rust & Mitschke GmbH, FKuR Kunststoffe GmbH, Fraunhofer UMSICHT und Fraunhofer WKI, Harold Scholz & Co. GmbH, Jäckering Mühlen- und Nährmittelwerke GmbH, Kunststoff-Institut für die mittelständische Wirtschaft NRW GmbH, Landwirtschaftlicher Betrieb Koch, Nova-Institut GmbH, Pfeifer & Langen GmbH & Co. KG und SWOBODA engineering GmbH mit der Entwicklung eines neuartigen Verbundwerkstoffes, welcher in erster Linie als Compound für die weitere Kunststoffverarbeitung zur Verfügung gestellt werden soll. Weiterlesen

Prozessgrenzen beim Walzplattieren besser verstehen

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Abbildung 1: Aufbau des Grundversuchs zur Charakterisierung der Verbindung beim Walzplattieren (oben) ([Autoren] nach [Mik14]) und schematische Versuchsdurchführung (unten)

Stoffschlüssiges Verbinden durch Walzplattieren

Die hohen Anforderungen an moderne Bauteile, zum Beispiel im Bereich des Leichtbaus und der Energieeffizienz, können immer seltener durch monolithische Werkstoffe erfüllt werden. Hier greift das Walzplattieren als ein etabliertes Verfahren für das stoffschlüssige Verbinden verschiedener metallischer Werkstoffe an. Dies ermöglicht anwendungsgerechte Kombinationen physikalischer, chemischer oder mechanischer Werkstoffeigenschaften. In der Praxis werden allerdings Prozessgrenzen in Bezug auf kombinierbare Werkstoffe und realisierbare Schichtdickenverhältnisse beobachtet. So können stark unterschiedliche Festigkeiten der Verbundpartner oder ungünstige Schichtdickenverhältnisse zu stark unterschiedlicher Längung führen. Somit wird eine Verbindungsentstehung erschwert oder verhindert und es kann zu periodischem Aufreißen der schwächeren Schicht kommen. Um diese Zusammenhänge systematisch untersuchen und besser verstehen zu können, wurden am IBF realitätsnahe Simulationsmodelle und ein Grundversuch entwickelt, mit dem die Entstehung der stoffschlüssigen Verbindung entsprechend den Bedingungen im Walzspalt quantitativ nachvollzogen werden kann. Weiterlesen

Prozessabsicherung bei der Entwicklung lackierter Kunststoffteile

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Abbildung 1: Durchführung der Chemikalienprüfung am Exterieur-Bauteil

Prüfung der Medienbeständigkeit an lackierten Bauteilen

Die Anforderungen an die Widerstandsfähigkeit einer lackierten Kunststoffoberfläche gegenüber natürlichen und chemischen Substanzen hängen vom vorgesehenen Einsatzgebiet des Bauteils ab. In der Automobilindustrie wird üblicherweise eine Einteilung der durchzuführenden Prüfungen in typische Belastungsarten von Interieur- und Exterieurbauteilen vorgenommen. Interieurkomponenten kommen beispielsweise mit Handschweiß, Sonnencreme sowie mit Getränken (z. B. Coca-Cola, Kaffee, Säfte) in Berührung. Eine Verträglichkeit gegenüber ausgewählten Pflege- und Reinigungsmitteln sollte entsprechend vorliegen. Exterieurkomponenten werden hingegen weitaus mehr Beanspruchungen ausgesetzt. Natürliche Substanzen wie Vogelkot und Baumharze können den Lack angreifen. Im Fahrzeug kommen außerdem Betriebsstoffe wie Kühlerfrostschutzmittel, Konservierungsmittel sowie unterschiedliche Kraftstoffe und Schmiermittel zum Einsatz, die mit den lackierten Oberflächen in Berührung kommen können. Weiterlesen