Kategorie: Fachartikel

Informative und spannende Fachartikel aus Werkstoffe in der Fertigung.

Digitale Lebenslaufakten in der industriellen Instandhaltung

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Industrielle Kollaboration

Die digitale Vernetzung ist im mittelständischen Maschinen- und Anlagenbau ein wichtiger Baustein, um die Wettbewerbsfähigkeit eines Unternehmens zu sichern. Unter anderem werden komplexe Anlagen und Maschinen mit industriellen Dienstleistungen verknüpft. Dazu zählen beispielsweise Wartungs- oder Remote-Dienstleistungen. Industrielle Dienstleistungen werden durch eine Verknüpfung von datenbasierten Services und physischen („Vor-Ort“-) Services gestaltet. Das setzt jedoch eine Zusammenarbeit verschiedener Akteure bei der Erbringung solcher Services voraus: Anlagenhersteller, IT- und Servicedienstleister bündeln ihre Kompetenzen und bringen gemeinsame Wertschöpfungsnetzwerke hervor. Bisher mangelt es hierfür allerdings an einer transparenten und standardisierten Lösung, die es ermöglicht, die Daten für eine unternehmensübergreifende Wertschöpfung für alle Partner sichtbar, verwertbar und austauschbar zu machen. Weiter gibt es bisher keine einheitliche Sprache, die eine effiziente und sichere Vernetzung von unterschiedlichen Unternehmen gewährleistet. Einen vielversprechenden Ansatz für diese Problematik liefern digitale Lebenslaufakten. Weiterlesen

Laserbearbeitung von technischer Keramik mit ultrakurzen Laserpulsen

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Abbildung 1: Laserabtrag bei einer vollständigen Bestrahlung der Fläche in Abhängigkeit der Fluenz (J/cm²) und dem Linienüberlapp

Abbildung 1: Laserabtrag bei einer vollständigen Bestrahlung der Fläche in Abhängigkeit der Fluenz (J/cm²) und dem Linienüberlapp

EINLEITUNG

Hochleistungskeramiken, wie Aluminiumoxid, Siliziumcarbid und Zirkoniumoxid sind für die Herstellung von Produkten in der Elektronikindustrie und Mechatronik fest etabliert. Verschiedene Komponenten wie z.B. Leiterplatten, Düsen, Filter und Sensoren profitieren von den spezifischen Eigenschaften, wie beispielsweise der Verschleißfestigkeit, Säurebeständigkeit, Steifigkeit und elektrischen Isolation. Da die Grün- und Weißbearbeitung nur weite Toleranzen zulassen, ist eine nachgehende Hartbearbeitung unabdingbar, sofern Geometrien mit engen Toleranzen hergestellt werden müssen. Da die mechanische Bearbeitung aufgrund der Härte und Sprödigkeit von keramischen Werkstoffen mit hohem Verschleiß am Werkzeug verbunden ist und lange Bearbeitungszeiten notwendig sind, haben sich in der Keramikverarbeitung Laserbearbeitungsverfahren etabliert. Weiterlesen

Lagerreparatur statt Lageraustausch – eine wirtschaftliche Alternative

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Bild: The Timken Company

Einführung

Die Reparatur von Lagern ist nicht neu, gewinnt bei Kunden aus der Schwerindustrie jedoch zunehmend an Bedeutung, bietet sie doch einen spürbaren Mehrwert. Weiterentwicklungen bei Lagerbauformen und -materialien, Instandhaltung und Reparaturmethoden haben die Möglichkeiten und die Akzeptanz der Lagerreparatur als einen effizienten Weg zur Verlängerung der Lagerlebensdauer deutlich verbessert.

Ist ein Wälzlager beschädigt, leidet darunter die gesamte Produktion, was in zusätzlichen Kosten, höherem Wartungsaufwand, unnötigen Stillstandzeiten und eventuell längeren Lieferzeiten für das Endprodukt resultiert. Weiterlesen

Track & Trace als Basis für die Kreislaufwirtschaft in der Automobilindustrie

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Die Kreislaufwirtschaft zielt darauf ab, den aktuellen „take, make & dispose“-Ansatz der linearen Wirtschaft, der Auslöser massiver Ressourcenverschwendung ist, durch die mehrfache, wertschöpfende Zufuhr von Produkten in den Produktionsprozess zu verändern. Hierdurch kann der Ressourcen- und Energieverbrauch reduziert sowie die Wirtschaftlichkeit der Unternehmen erhöht werden. Eine Voraussetzung für die Implementierung der Kreislaufwirtschaft ist die lückenlose Nachverfolgbarkeit von Produkten, Komponenten und Materialien. So wird ermöglicht, dass Produkte, die am Ende ihres Lebenszyklus wieder in den Besitz eines Unternehmens gelangen, leichter identifiziert, aufgearbeitet und weiterverwendet werden können. Der vorliegende Artikel zielt darauf ab, eine Übersicht aktueller Track & Trace-Technologien zu geben und die Möglichkeiten aufzuzeigen, wie mittels einer zentralen Austauschplattform ein Mehrwert aus Daten generiert werden kann.

Abbildung 1 Prinzip der zentralen, digitalen Fertigungsplattform zum Sammeln, Aggregieren und Austauschen von Informationen sowie Anwendungen zur Datenauswertung

Abbildung 1 Prinzip der zentralen, digitalen Fertigungsplattform zum Sammeln, Aggregieren und Austauschen von Informationen sowie Anwendungen zur Datenauswertung

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Hybrider Druckguss – unterschiedliche Werkstoff-kombinationen und die Notwendigkeit einer datengestützten Prozessanalyse

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Metalle und Kunststoffe werden für unzählige Produkte im alltäglichen Leben verwendet. Insbesondere für Großserien werden hierfür Fertigungsverfahren benötigt, welche entsprechende Stückzahlen wirtschaftlich herstellen können. Für metallische Werkstoffe wie Aluminium und Magnesium ist der Kalt- bzw. Warmkammerdruckguss ein etabliertes Verfahren, gleichermaßen wie das Spritzgießen bei der Herstellung von thermoplastischen Kunststoffbauteilen. Um die Vorzüge unterschiedlicher Werkstoffe, beispielsweise für Leichtbauanwendungen oder zur Funktionsintegration in einem Bauteil zu kombinieren, kommen Hybridbauteile zum Einsatz. Dies führt mit etablierten Fertigungsverfahren jedoch oftmals zu langen und kostenintensiven Prozessketten, sodass neue Verfahren erforderlich sind, die dem gerecht werden.

Abbildung 1: Schliffbild eines spaltfreien Verbundes eines mit Hinterschnitten versehenden DC04-Stahleinlegers und der Druckgusslegierung AlMg5Si2Mn

Abbildung 1: Schliffbild eines spaltfreien Verbundes eines mit Hinterschnitten versehenden DC04-Stahleinlegers und der Druckgusslegierung AlMg5Si2Mn

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Innovative, trennmittelarme Fertigungskonzepte für die Schaumteilherstellung in der Serienfertigung

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I.  EINLEITUNG
A. State of the Art

Die polyurethanverarbeitende Industrie ist in den letzten Jahren enorm gewachsen. Speziell im Automotivebereich finden geschäumte Teile eine immer breitere Anwendung. Sei es für die Herstellung von Sitzen, Lenkrädern, Abdichtungen oder für die Säulenausschäumung der A-, B- oder C-Säule. Schäume kommen überall zum Einsatz, wo neben guten Dämpfungseigenschaften ebenso eine hohe Stabilität bei einem geringen Gewicht gefordert sind. [1] Der Einsatz von Polyurethanen (PUR) führt zur Notwendigkeit von Entformungshilfen wie den klassischen silikonbasierten Trennmitteln, speziellen Werkzeugbeschichtungen oder Foliensystemen. Eine Entformung des Schaumteils aus dem meist metallischen Schäumwerkzeug ist ohne diese nicht möglich. Da für den Einsatz von Werkzeugbeschichtungen und Foliensystemen einige besondere fertigungstechnische Restriktionen zu beachten sind, ist nach wie vor das klassische Trennmittel die am weitest verbreitete Entformungshilfe. Grundsätzliches Problem dabei ist jedoch das erhöhte stoffliche Gefährdungspotential des silikonbasierten Trennmittels. Weiterlesen

Prozesssicher Entgraten mit Industrierobotern – Lösungen zur automatisierten Kantenbearbeitung

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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

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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

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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

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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