Legierungsentwicklung für die Additive Fertigung

Bild 1: Feine Lamellenstruktur einer mit LMD hergestellten eutektischen Legierung auf Al-Basis

Andreas Weisheit, Fraunhofer-Institut für Lasertechnik

Unter dem Begriff der Additiven Fertigung, auch als 3D Druck bezeichnet, werden heute zahlreiche Verfahren subsummiert. Für metallische Werkstoffe sind die laserbasierten Verfahren im Pulverbett (Laser Powder Bed Fusion, LPBF) und mit Pulver- oder Drahtzufuhrdüse (Laser Metal Deposition, LMD) die wichtigsten, die auch als Laser Additive Manufacturing (LAM) zusammengefasst werden. In beiden Verfahren wird der Werkstoff vollständig aufgeschmolzen und Schicht für Schicht zu einem Bauteil aufgebaut. Die werkzeuglose Fertigung bietet ein hohes Maß an Individualisierung und (fast) unbegrenzte Design-Möglichkeiten. LAM hat in den letzten zwei Jahrzehnten eine rasante Entwicklung erfahren. Am Anfang waren es nur Prototypen, die mit diesem Fertigungsverfahren hergestellt wurden. Rasch kam dann die Herstellung von Unikaten (z. B. Implantate) und Einzelteilen (z. B. Werkzeugeinsätze) hinzu. Heute bewegt sich das Verfahren in Richtung einer Serienfertigung bis zu mehreren Zehntausend Teilen im Jahr. In Forschung und Industrie wird derzeit intensiv an hierfür notwendigen Voraussetzungen wie der Erhöhung der Produktivität, der Qualitätssicherung und der Integration in Prozessketten gearbeitet. Weiterlesen

Datenanalyse & prädiktive Modellbildung zur Flexibilisierung der Aluminiumelektrolyse

Abbildung 1: Eine von insgesamt drei Elektrolysehallen bei der TRIMET Aluminium SE in Essen. Jede Halle beheimatet insgesamt 120 Elektrolyseöfen (© TRIMET Aluminium SE)

Im Zuge der Energiewende werden konventionelle Energieerzeugungsquellen zunehmend durch Erzeugungsanlagen ersetzt, die auf erneuerbare Energien basieren. Der Großteil der erneuerbaren Energieerzeugung besitzt eine starke Wetterabhängigkeit, was zu einer erheblichen Fluktuation in der Stromerzeugung führt. Eine Lösung für diese Problematik ist die Flexibilisierung der industriellen Nachfrage nach Strom. Weiterlesen

Dallmeier nutzt SPETEC Reinraum: Klarheit hoch fünf

Autorin: Barbara Fischer-Reineke

Bei der Montage von Kamerasensoren können schon winzigste Staubpartikel zu riesigen Störfaktoren werden. Je hochauflösender die Kameras, desto mehr. Um jegliche Verunreinigung bei ihren Videotechnik-Systemen zu vermeiden, hat sich die Dallmeier electronic GmbH & Co. KG in ihrer Regensburger Produktionshalle für die Installation eines Klasse 5-Reinraums von SPETEC entschieden. Nun ist für reinste Klarheit gesorgt. Weiterlesen

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

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

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

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

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

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

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

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