Dehnbare Elektronik: Neues Verfahren vereinfacht Herstellung funktionaler Prototypen

Mit ihrem neuen Verfahren haben die Forscher drei Prototypen produziert und dabei jeweils weniger als fünf Minuten benötigt.

Mit ihrem neuen Verfahren haben die Forscher drei Prototypen produziert und dabei jeweils weniger als fünf Minuten benötigt. Foto: Saar-Uni

Dehnbare Elektronik hat den Vorteil, dass sie auch in Textilien wie beispielsweise der Kleidung funktioniert. Allerdings gilt ihre Herstellung als sehr aufwendig. Ein neues, vereinfachtes Verfahren wurde jetzt von zwei Informatikern der Universität des Saarlandes vorgestellt. Es basiert auf einem sogenannten Laserschneider und dessen präzisen, schnellen Schnitten. Letztere werden von einer leicht bedienbaren Software vorgegeben, die Daniel Gröger und Professor Jürgen Steimle für Designerinnen und Designer entwickelt haben. Da die notwendigen Materialien im Handel erhältlich sind, kann nun nahezu jede Person dehnbare Elektronik für die eigenen Zwecke herstellen. Weiterlesen

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

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

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

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

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

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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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

Optimierte Produktion für bessere Bauteile

Die Ingenieure des wbk wollen die Fertigung von Bauteilen optimieren, um deren Eigenschaften zu verbessern und Ressourcen einzusparen (Foto: Markus Breig, KIT)

Die Qualität von Produkten hängt maßgeblich von der Beschaffenheit ihrer Einzelteile ab: Halten die Schrauben den maximalen Belastungen stand? Ist das verwendete Material fest genug? Oft entscheidet sich schon bei der Fertigung, was ein Bauteil leisten kann. Fertigungsprozesse wie Drehen, Fräsen oder Hämmern haben großen Einfluss auf die Beschaffenheit, Funktionalität und Qualität von Schrauben oder Zahnrädern. Die Produktionstechnikerinnen und -techniker des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) erforschen neue Fertigungsverfahren, welche die Wechselwirkung zwischen Werkstoff und Werkzeug gezielt nutzen, um ressourcenschonend qualitativ bessere Bauteile herzustellen. Weiterlesen

Polyurethan-Schäume zuverlässig simulieren

© Fraunhofer ITWM

Autositze, Matratzen und Dämmstoffe bestehen oftmals aus Polyurethan-Schäumen. Der Aufschäumprozess der flüssigen Polymer-Emulsionen ist komplex. Fraunhofer-Forscherinnen und Forscher können das Aufschäumverhalten nun simulieren und das Material verlässlich charakterisieren. Dies funktioniert auch mit Verbundwerkstoffen, bei denen die Kunststoff-Schäume mit Textilstrukturen kombiniert werden.

Polyurethan-Schäume oder kurz PU-Schäume spielen eine große Rolle in unserem Alltag – auch wenn wir uns dessen nicht bewusst sind. Doch wir sitzen und liegen täglich darauf: So bestehen Autositze und Matratzen beispielsweise aus weichen PU-Schäumen. Harte PU-Schäume setzt man dagegen unter anderem für Dämmstoffe in Gebäuden ein. Die Eigenschaften von Schäumen vorherzusagen und sie zu charakterisieren ist sehr komplex – experimentelle Untersuchungen führen vielfach zu falschen Parametern. Weiterlesen

PermaVib – Mit Ultraschall zur Produktivitätssteigerung

© Fraunhofer IWU »Permavib«

Mit »PermaVib« haben die Wissenschaftler des Fraunhofer IWU ein Ultraschall-Schwingsystem für Bohr- und Fräswerkzeuge entwickelt, das vor allem die Zerspanung von Stahl und Aluminium perfektioniert. Auch Materialien wie faserverstärkte Kunststoffe und Keramiken lassen sich damit wesentlich leichter als bisher bearbeiten. Zudem verringert »PermaVib« drastisch den Werkzeugverschleiß sowie die Kräfte bei der Zerspanung. Im Einsatz zu erleben ist das innovative System am 22. November 2018 während des 4. Produktionstechnischen Gesprächs Dresden. Weiterlesen