Prozesssicher Entgraten mit Industrierobotern – Lösungen zur automatisierten Kantenbearbeitung

Zahnradbearbeitung mit Industrieroboter

Abbildung 1: Zahnradbearbeitung mit Industrieroboter

Einleitung

Industrieroboter sind dank ihrer Flexibilität und daraus resultierenden vielseitigen Einsetzbarkeit fester Bestandteil im industriellen Umfeld. Dies gilt sowohl für den Bereich der Handhabung, als auch zunehmend für Fertigungsaufgaben. Besonders aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten ist der Einsatz von Industrierobotern in der Fertigung interessant. Zum einen weisen Industrieroboter einen großen Bearbeitungsraum im Vergleich zur Aufstellfläche auf. Zum anderen sind die Investitionskosten und somit auch die erzielbaren Maschinenstundensätze geringer, als die einer Werkzeugmaschine [1]. Weiterhin können Robotersysteme problemlos mit externer Sensorik ausgestattet werden und somit zu digital integrierten Bearbeitungssystemen werden. Roboter werden in zunehmendem Maße für maschinelle Bearbeitungen eingesetzt, die bisher Werkzeugmaschinen oder auch speziellen Bearbeitungsmaschinen vorbehalten waren. So liegt beispielsweise großes Potenzial in der Automatisierung bisher manuell durchgeführter Bearbeitungsprozesse, wie zum Beispiel dem Entgraten und Schleifen [2]. Weiterlesen

Polymerwerkstoffe für Batterietechnologien

Dr. Diana Freudendahl, Dr. Heike Brandt, Dr. Ramona Langner

Die zunehmende Elektrifizierung von Lebens- und Arbeitsbereichen erfordert auch eine stetige Weiterentwicklung von Energiespeichern. Eine herausragende Rolle spielen hierbei wiederaufladbare Batterien, da sie die Elektrifizierung vieler Anwendungsbereiche optimieren oder erst ermöglichen, wie z. B. die Verbreitung von tragbarer Unterhaltungselektronik oder die Nutzung elektrisch betriebener Fahrzeuge. Aber auch im Bereich der Energiespeicherung von Strom aus alternativen Energiequellen, wie Photovoltaik und Windkraft, sind sie unverzichtbar. Polymerwerkstoffe sind dabei in Batterien bereits allgegenwärtig und werden als Elektrolyte, Elektrodenbestandteile, Separatoren oder Beschichtungen verwendet. Neben der Optimierung bereits bestehender Batteriesysteme wird jedoch auch an Polymermaterialien mit neuen Funktionalitäten geforscht, um einerseits bereits verwendete Systeme zu verbessern und andererseits neue chemische Zusammensetzungen zu ermöglichen. Idealerweise können solche Polymerwerkstoffe sowohl aus günstigen Ausgangsmaterialien in umweltfreundlichen und ungiftigen Lösungsmitteln hergestellt werden, als auch wichtige Wegbereiter für sehr hohe Energiedichten darstellen. Von aktuellem Interesse sind derzeit insbesondere Entwicklungen im Bereich von Lithium-Ionen (Li-Ionen)- sowie Lithium-Schwefel(LiS)-Batterien, hier können Polymerwerkstoffe entscheidend zur weiteren Entwicklung beitragen. Weiterlesen

Lichtbogenbasierte additive Fertigung mit Draht und Pulver als Zusatzwerkstoff

Einleitung

Die additiven bzw. generativen Fertigungsverfahren werden auch als „Rapid Prototyping“ oder „3D-Druck“ bezeichnet und sind in Deutschland innerhalb der VDI Richtlinie 3405 definiert. Je nach Anwendungsfeld grenzen sich die exakten Bezeichnungen dennoch voneinander ab. Demnach umfasst die generative Fertigung alle Verfahren, welche durch Fügen von Materialien die gewünschte Geometrie erzeugen bzw. die Bauteile aus mehreren Schichten generieren [Geb16]. Weitere Unterscheidungskriterien der additiven Verfahren sind technologisch begründete Unterschiede wie z. B. die verschiedenen Ausgangsmaterialien (Draht oder Pulver), sowie die Anwendung verschiedener Energiequellen für das Aufschmelzen des Schweißmaterials (Laserstrahl, Elektronenstrahl, Lichtbogen). Einen Überblick hierzu gibt Abbildung 1 welche außerdem die Art der Zuführung bzw. Bereitstellung des Schweißguts berücksichtigt.

Einteilung additiver Fertigungsverfahren

Abbildung 1: Einteilung additiver Fertigungsverfahren [Ogi18]

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Additiver Werkzeugaufbau zur verbesserten Prozessdynamik bei der Drehbearbeitung von TiAl6V4

Abbildung 1: Übersicht der generierten Wende-schneidplattenhalter (WSPH

Dipl.-Ing. Florian Vogel, Sebastian Berger M.Sc., Dr.-Ing. Ekrem Özkaya, Prof. Dr.-Ing. Dirk Biermann

Einleitung

Resultierend aus der sich bei der Zerspanung von Titanwerkstoffen einstellenden, werkstoffspezifischen Segmentspanbildung können eingesetzte Werkzeuge je nach gegebenen Prozessbedingungen erheblich in Schwingung versetzt werden, sodass neben einem gesteigerten Werkzeugverschleiß die geforderten Bauteilqualitäten oftmals nicht erzielbar sind. Durch den Einsatz additiv gefertigter Wendeschneidplattenhalter (WSPH) für die Drehbearbeitung von TiAl6V4 erfolgt eine passive Dämpfung derartiger, spanbildungsinduzierter Werkzeugschwingungen. Ausschlaggebend hierfür ist die durch den additiven Herstellungsprozess ermöglichte Erzeugung speziell gestalteter Hohlelemente in den Schäften der WSPH. Einerseits bedingt durch eine daraus resultierende, schwingungsoptimierte Werkzeuggestaltung, andererseits aufgrund der inneren Reibung von zusätzlich in die Schäfte eingebrachten Füllwerkstoffen werden die Schwingungsamplituden des Werkzeugs signifikant reduziert. Weiterlesen

Materialfluss für Losgröße 1 – Strukturwandel in der Produktionslogistik

Stetiges Wachstum von Produktionskapazitäten bedingt leistungsfähigere Materialflussprozesse. Der Warenumschlag und die Fördertechnik sind von immenser Bedeutung, wenn die Expansion des Produktionsaufkommens letztlich auch ökonomisches Wachstum bewirken soll. Damit sich das generierte Wachstum nicht nur im Umsatz, sondern auch im Ergebnis niederschlägt, sind effiziente Prozesse gefordert. Unter dieser Prämisse ist den Anforderungen nach höherem Durchsatz nicht nur durch schiere Größe und Anzahl an Fördermitteln genüge getan, sondern es bedarf vielmehr intelligenter Materialflusssysteme. In Anbetracht volatiler Märkte sind Flexibilität und Wandelbarkeit Schlüsselmerkmale effizienter Fertigungsprozesse, auf die es die intralogistischen Prozesse auszurichten gilt. Die Produktionslogistik darf daher nicht Schranke sondern muss Wegbereiter für effiziente Fertigungsprozesse sein. Am Institut für Fördertechnik und Logistik an der Universität Stuttgart befassen sich die Abteilungen Logistik sowie Maschinenentwicklung und Materialflussautomatisierung mit darauf abzielenden Fragestellungen im übergreifenden Forschungsbereich „Wandelbare Produktionslogistik“. Dabei ist keineswegs nur die Planung und Konzeption logistischer Systeme gegenständlich, sondern vielmehr auch die Konstruktion und der Prototypenbau von fördertechnischen Maschinen und Anlagen.

Abbildung 1: Intelligente, variantenspezifische Pfadwahl innerhalb eines flexiblen Schachbrettlayouts

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Intelligente und adaptive Systeme zur Mitarbeiterunterstützung in zukünftigen Fertigungsumgebungen

Gesellschaftliche Transformationsprozesse stellen nicht nur unser Sozialsystem, sondern auch die produzierende Industrie vor große Herausforderungen. Produktionsumgebungen, insbesondere Benutzungsschnittstellen industrieller Maschinen oder Wartungs- und Umrüstprozeduren, werden zunehmend komplexer, während die Belegschaft altert. Damit europäische Unternehmen ihre Wettbewerbsfähigkeit angesichts steigender Forderungen nach schnelleren Produktionsraten mit höherer Qualität und Flexibilität erhalten können, ist es notwendig, das Arbeitsumfeld an die Eigenschaften und Anforderungen dieser älteren Nutzergruppen anzupassen. Denn obwohl Maschinen und Produktionssysteme heute oft hoch automatisiert sind, behält der Mensch mit seiner Flexibilität und Kreativität eine zentrale Rolle in der Fertigungstechnik. Zukünftige Aufgaben liegen dabei in der Wartung, dem Durchführen spezialisierter Fertigungsprozesse und dem Kontroll- und Überwachungsbereich. Weiterlesen

Bioinspirierte Unterwasserklebstoffe

Dr. Diana Freudendahl, Dr. Heike Brandt, Dr. Ramona Langner

Im Allgemeinen stehen aus industrieller Sicht Wasser und Feuchtigkeit noch häufig in Konflikt mit Klebeverbindungen, doch paradoxerweise treten in lebenden Organismen praktisch alle Adhäsionen in Gegenwart von Wasser auf. Effektive Unterwasserklebstoffe besitzen vielfältige Anwendungsmöglichkeiten; zum einen können sie in der Medizin zum Wundverschluss und zur Gewebsrekonstruktion eingesetzt werden. Zum anderen sind sie z. B. prädestiniert zum Verschluss von Lecks und Reparaturarbeiten sowie für das Anbringen von Sensoren oder anderen Bauteilen unter Wasser bzw. im feuchten Milieu. Die Grundlagenforschung auf diesem Gebiet führt zusätzlich zu einem guten Verständnis der Mechanismen von natürlichen, biologischen Unterwasserklebstoffen und ermöglicht so auch die Herstellung neuer nicht-toxischer Antifoulingbeschichtungen. Weiterlesen

Anwendung von Virtual Reality in der Intralogistik

Die Arbeitswelt verändert sich in der Logistik hinsichtlich der aus volatilen und individuellen Märkten resultierenden Anforderungen und im Kontext der Digitalisierung rasant. Unternehmen müssen neben der Implementierung neuer Technologien und Geschäftsmodelle auch ihre Mitarbeiter in die Digitalisierung einbinden. Diese Einbindung betrifft nicht nur die Mitarbeiter auf dem Shopfloor, sondern fängt im Sinne eines ganzheitlichen Ansatzes schon bei der Planung an. Nachfolgend soll anhand der Planung von Materialflusssystemen aufgezeigt werden, wie die unterschiedlichen Akteure von der Planung über die Konzeptgestaltung bis zur Qualifizierung am Arbeitsplatz mit eingebunden werden können.

Abbildung 1: Vergleichzwischen 2D-CAD Zeichnungen und 3D-Visualisierungen

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Qualitätssicherung von CFK-Laminaten mit modernen Ultraschall-Rekonstruktionsverfahren

Abbildung 1: Beispiel einer fokussierten Wellenfront mit einem Phased-Array-Prüfkopf

Einleitung

Die weltweite Nachfrage nach kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK) wird, aktuellen Marktprognosen zur Folge, auch in den nächsten Jahren weiter deutlich ansteigen. Vor allem die hohen gewichtsspezifischen Festigkeits- und Steifigkeitseigenschaften dieser Materialien übertreffen die mechanischen Kennwerte vieler traditioneller Werkstoffe um ein Vielfaches. Deshalb sind CFK-Laminate besonders attraktiv für verschiedenste Leichtbauanwendungen in der Luft- und Raumfahrtindustrie, im Automobilbereich und zunehmend auch im Energiesektor. Weiterlesen

Prozessparallele Qualitätssicherung in der spanenden Fertigung

Abbildung 1: Beispiel des virtuell gefertigten digitalen Schattens mit virtuellen Macken auf der Oberfläche

Von Christian Brecher, Marian Wiesch, Stephan Neus, WZL der RWTH Aachen

Mit zunehmendem Digitalisierungsgrad fertigender Unternehmen wächst die verfügbare Datenbasis kontinuierlich. Die aggregierten Fertigungsdaten können, angereichert mit Domänen- bzw. Prozesswissen, zur Steigerung der Anlagenverfügbarkeit und Produktivität eingesetzt werden. Sie bieten darüber hinaus Potenziale für weitreichende Evaluationmethoden und können Einzug in die moderne Qualitätsüberwachung und -protokollierung halten. Weiterlesen