Wie produzierende Unternehmen wandlungsfähiger werden

Die späten Phasen der Produktentstehung sind von hohem Abstimmungsbedarf und zahlreiche Schnittstellen geprägt.Foto: iStock (c) gorodenkoff

Die späten Phasen der Produktentstehung sind von hohem Abstimmungsbedarf und zahlreiche Schnittstellen geprägt.

Schwer prognostizierbare Absatzmengen und unsichere Materialversorgung erfordern flexible Produktionsprozesse. Wie also können Unternehmen speziell in den späten Phasen der Produktentstehung wandlungsfähig werden? Gemeinsam mit Partnern forschen das Fraunhofer IAO und das kooperierende Institut für Arbeitswissenschaft und Technologiemanagement (IAT) der Universität Stuttgart an Methoden und betrieblichen Umsetzungen.

Insbesondere kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) fehlt häufig die Möglichkeit, Auslastungsschwankungen kurzfristig auszugleichen. Vermehrt treten unvorhersehbare Ereignisse und Krisen auf, nach Krisen wie der Corona-Pandemie oder einem blockierten Suezkanal wird Wandlungsfähigkeit zum zentralen Bedarf. Unternehmen müssen dabei nicht nur ihre globalisierten Lieferketten überdenken, sondern auch an der eigenen, internen Wandlungsfähigkeit arbeiten. Insbesondere in den späten Phasen der Produktentstehung spitzt sich hier die Lage zu: in der Endmontage, der extern durchgeführten Installation und Inbetriebnahme von Maschinen und Anlagen sowie im anschließenden Servicegeschäft. Weiterlesen

Prozesssicherheit mit Achsausgleich und Kollisionsschutz

Achsausgleich

Bild-Quelle: Zimmer Group

Das sichere Greifen von Werkstücken ist für automatisierte Produktionsprozesse unerlässlich. Falsche Greifpositionen können nicht nur Werkzeuge oder Werkstücke beschädigen, sondern auch zu Anlagenausfällen und möglichen Gefährdungen der Mitarbeiter führen. Die Lösung: Komponenten für den Achsausgleich, die Unebenheiten in der X-, Y- und Z-Ebene selbstständig erkennen und sich automatisch anpassen. Das erhöht die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Roboters sowie des Werkstücks und sorgt für reibungslose Abläufe.

Die XYR1000-Serie der Zimmer Group bietet eine innovative Achskompensation für die X-Y-Ebene. Abweichungen in der horizontalen Achse werden durch Ausgleichsplatten kompensiert und Positionsfehler in XY-Richtung ausgeglichen. Der Greifer passt sich zunächst dem Werkstück an, um einen sicheren Halt zu gewährleisten. Sobald das Werkstück gegriffen ist, wird der Achsausgleich durch Verriegelungskolben pneumatisch fixiert. Weiterlesen

Lasertechnik für eine energieeffiziente Herstellung und mehr Leistung von Batteriezellen

© Fraunhofer ILTTrocknung mit Diodenlaser: Durch die spezielle Optik bestrahlt der Laser eine größere Fläche auf der mit Graphitpaste beschichteten Kupferfolie. Die Wechselwirkung der Graphitpartikel mit der Lichtenergie erzeugt Wärme, und die Flüssigkeit verdampft.

© Fraunhofer ILT Trocknung mit Diodenlaser: Durch die spezielle Optik bestrahlt der Laser eine größere Fläche auf der mit Graphitpaste beschichteten Kupferfolie. Die Wechselwirkung der Graphitpartikel mit der Lichtenergie erzeugt Wärme, und die Flüssigkeit verdampft.

Für eine erfolgreiche Elektrifizierung des mobilen Sektors sind leistungsfähige Batteriezellen eine entscheidende Voraussetzung. Nun haben Forschende des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT in Aachen innovative laserbasierte Technologien für die Fertigung von Lithium-Ionen-Akkus entwickelt. Diese bieten deutlich kürzere Ladezeiten und längere Lebensdauer als auf herkömmliche Art und Weise hergestellte Lithium-Ionen-Akkus. Zudem wird durch die laserbasierte Trocknung die wasserbasierte Elektrodenbeschichtung in der Fertigung deutlich energieeffizienter. Weiterlesen

Leichte Bauteile für Autos und Maschinen: Künstliche Muskeln machen Antriebe klein und nachhaltig

Mit künstlichen Muskeln, Formgedächtnisdrähten aus Nickel-Titan, bauen die Forscher kompakte technische Bauteile. Hierbei kommt auch ein patentierter Zahnstangenmechanismus zum Einsatz, der Linearbewegung in eine Rotation überführt wie bei diesem Prototyp, der auf der Hannover Messe gezeigt wird. Doktorand Carmelo Pirritano forscht an den neuartigen smarten Antrieben.

© Oliver Dietze
Mit künstlichen Muskeln, Formgedächtnisdrähten aus Nickel-Titan, bauen die Forscher kompakte technische Bauteile. Hierbei kommt auch ein patentierter Zahnstangenmechanismus zum Einsatz, der Linearbewegung in eine Rotation überführt wie bei diesem Prototyp, der auf der Hannover Messe gezeigt wird. Doktorand Carmelo Pirritano forscht an den neuartigen smarten Antrieben.

Wo Elektromotoren oder -magnete in technischen Bauteilen zu groß oder zu schwer sind, können die neuartigen Antriebe des Forschungsteams der Professoren Stefan Seelecke und Paul Motzki von der Universität des Saarlandes helfen, Platz, Gewicht und Energie zu sparen. Ihre Formgedächtnisantriebe kommen mit einem Durchmesser von 300 bis 400 Mikrometern aus, sind leicht und energieeffizient. Künstliche Muskeln aus Nickel-Titan machen kompakte Bauteile auf kleinstem, aber auch großem Raum möglich.

Immer mehr Technik muss heute auf kleinem Raum unterkommen. Der Platz ist knapp in Auto, Flugzeug und in sonstigen Maschinen und Geräten. Das Ganze darf auch nicht zu schwer werden. Leichtere Verkehrsmittel etwa brauchen weniger Treibstoff, Batterien von E-Autos halten länger bei leichtem Gepäck. Eine neuartige Technologie könnte künftig dabei helfen, durch kleinere und leichtere technische Bauteile nicht nur weniger Gewicht auf die Waage zu bringen, sondern zusätzlich auch weniger Energie zu verbrauchen. Das Forschungsteam der Spezialisten für intelligente Materialsysteme Stefan Seelecke und Paul Motzki entwickelt die neuen Bauteile an der Universität des Saarlandes und am Saarbrücker Zentrum für Mechatronik und Automatisierungstechnik Zema. Sie wollen diese zur Katalogware machen. Weiterlesen

Smart Factory Services – So gelingt der Umbau zur Smart Factory

Um Betriebe individuell beim Auf- und Ausbau ihrer Smart Factory zu unterstützen, hat der Systemhersteller KELCH ein modulares Gesamtkonzept entwickelt. Die so genannten Smart Factory Services sind auf den Bedarf von zerspanenden Betrieben zugeschnitten und bestehen aus flexibel kombinierbaren Bausteinen. Das bietet Fertigungsbetrieben die Möglichkeit, ausschließlich die Lösungen anzufordern, die sie tatsächlich benötigen – sei es, um Prozesse und Produkte zu verbessern, Kosten einzusparen oder um die Produktivität und Qualität zu erhöhen. Auch im Betrieb schon vorhandene Werkzeuge und Geräte lassen sich integrieren.

Smart Factory

(Bildquelle: Kelch)

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Stationäre Arbeitsplattformen als Zugang und Arbeitsplatz für Industrieanlagen von KRAUSE für die KAMAX GmbH & Co. KG – Werk Homberg

Die KAMAX Gruppe ist ein Hersteller von hochfesten Verbindungselementen und komplexen Kaltformteilen für die Mobilitätsbranche mit Sitz in Homberg (Ohm) in Hessen. Das Unternehmen wurde 1935 gegründet. Heute ist es an 20 Standorten in Europa, Asien und Nordamerika vor allem für große Automobilhersteller tätig.

Zur Erhöhung der Sicherheit bei Wartungs- und Reparaturarbeiten wurden drei stationäre Arbeitsplattformen konstruiert, die an die Ofendecke zweier Anlassöfen und eines Härteofens und die dortigen Gegebenheiten angepasst wurden. Die Ofendecke der Öfen wurde mit Gitterrost-Plattformen und Geländern eingekleidet. Der Zugang erfolgt über eine einhängbare Stufenleiter.

Stationäre Arbeitsplattform als Zugang und Arbeitsplatz für Industrieanlagen

Stationäre Arbeitsplattform als Zugang und Arbeitsplatz für Industrieanlagen

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Weltweite Lancierung der CrazyService Products

Kundenprojekte haben bei dem Schweizer Werkzeugspezialisten Mikron Tool, dessen Kernkompetenz die Zerspanung schwerer und schwierigster Materialien im Mikrobereich ist, eine lange Tradition. Zunächst bestanden diese in der Durchführung von Werkzeugtests und der Entwicklung kundenspezifischer Lösungen zur Vertriebsunterstützung. Später wurden die Aufgaben komplexer und die Anfragen, gesamte Bearbeitungsprozesse effizienter zu gestalten, nahmen zu.

Das Technology Center verfügt über modernste 5-Achs-Bearbeitungszentren, vertikale High-Speed BAZs, 8-Achsen Langdrehautomaten und einem jüngst eingetroffenen kompakten 6-Seiten-Turn & Mill Komplett-BAZ.Bild: Mikron Tool

Das Technology Center verfügt über modernste 5-Achs-Bearbeitungszentren, vertikale High-Speed BAZs, 8-Achsen Langdrehautomaten und einem jüngst eingetroffenen kompakten 6-Seiten-Turn & Mill Komplett-BAZ. Bild: Mikron Tool

Outsourcen von Projekten liegt im Trend

Zudem spürte Mikron Tool, dass viele Unternehmen Interesse daran hatten, ihre Versuchsprojekte auszulagern, um wertvolle betriebsinterne Ressourcen wie Maschinen, Manpower und Zeit nicht zu blockieren. Damit entstand die Idee, die Kapazitäten und betriebsinterne Kompetenz von Mikron Tool in Bezug auf Werkzeugherstellung, Materialwissenschaft und Prozesstechnologie in den Dienst der Kunden zu stellen. Weiterlesen

Intuitive Maschinensteuerung durch Spracherkennung

© Fraunhofer IDMT / Anika BödeckerMaschinen wie dieses Fräsbearbeitungszentrum lassen sich über die Spracherkenner und die Audiotechnologie aus dem Fraunhofer IDMT in Oldenburg steuern. Das robuste System ist schnell und einfach an die Bedarfe der Kunden anpassbar.

© Fraunhofer IDMT / Anika Bödecker
Maschinen wie dieses Fräsbearbeitungszentrum lassen sich über die Spracherkenner und die Audiotechnologie aus dem Fraunhofer IDMT in Oldenburg steuern. Das robuste System ist schnell und einfach an die Bedarfe der Kunden anpassbar.

Forschende des Fraunhofer-Instituts für Digitale Medientechnologie IDMT in Oldenburg haben eine Spracherkennungslösung für den Einsatz in der industriellen Produktion entwickelt. Das System arbeitet auch in einer lauten Umgebung zuverlässig und lässt sich flexibel an die Erfordernisse eines Anwenders anpassen. Mitarbeitende in der Fabrikhalle haben beide Hände frei und arbeiten mit den intuitiven Sprachbefehlen deutlich effizienter.

Die Sprachsteuerung von Maschinen in der Produktion galt bisher als fehleranfällig und wurde deshalb kaum genutzt. Nun hat das Fraunhofer IDMT in Oldenburg eine Lösung entwickelt, die eine zuverlässige Steuerung von Maschinen mit Sprachbefehlen erlaubt. Die Spracherkennung funktioniert auch in der lauten Umgebung einer Fabrikhalle robust. Die Mitarbeitenden nutzen zur Spracheingabe ein kabelloses Headset, ein stationäres Mikrofon oder zukünftig ein smartes Hearable, das ebenfalls am Institutsteil Hör-, Sprach- und Audiotechnologie HSA entwickelt wird. Laute Umgebungsgeräusche werden durch eine Kombination aus Richtmikrofonen und wirkungsvollem Noise Cancelling fast vollständig ausgeblendet. Weiterlesen

Keramische Technologien und Werkstoffe als Schlüsselkomponenten für die Fertigung – Neues aus der Forschung

Bild 1: Direktgeschäumte keramische Bauteile aus verschiedenen Materialien mit unterschiedlicherPorosität.

Bild 1: Direktgeschäumte keramische Bauteile aus verschiedenen Materialien mit unterschiedlicher Porosität.

Die Aufgabe des Fraunhofer-Instituts für Keramische Technologien und Systeme IKTS ist es, neueste Entwicklungen auf dem Gebiet keramischer Werkstoffe und Technologien in marktfähige, international führende Produkte und Prozesse umzusetzen. Die Bandbreite reicht dabei von traditionellen Keramiken für Strukturanwendungen bis hin zu komplexen Mischsystemen in der Funktionskeramik oder Energietechnik.

Bauteile aus poröser Hochleistungskeramik stellen eine besondere Werkstoffgruppe dar. Die Erzeugung der Poren ist über unterschiedlichste Verfahren mit nahezu allen Werkstoffen möglich. Für den erfolgreichen Einsatz müssen die Fertigungstechnologien für den entsprechenden Markt angepasst werden. Die speziellen Eigenschaften der Keramik werden verstärkt in der Umwelt und Verfahrenstechnik eingesetzt. Oberflächenbehandlungen und Reinigungsverfahren profitieren ebenso von Innovationen wie Meßtechnik- und Überwachungsaufgaben. Das Potential wird nur von der Kreativität der Anwender begrenzt. Weiterlesen

Dämpfungselemente aus Formgedächtnislegierungen

Titelbild: Dämpfungselemente aus FormgedächtnislegierungenEinleitung

 

Die Isolierung von Schwingungen während der spanenden Bearbeitung ist ein wichtiger Faktor zur Ausführung eines stabilen Fertigungsprozesses und wirkt sich somit direkt auf das zu erzielende Ergebnis und die Lebensdauer von Werkzeugen aus. Dabei gilt besonders die Dämpfung von schneidnahen Schwingungen als hocheffektiv.

Schwingungskritische Bearbeitungssituationen können durch die strukturdynamischen Eigenschaften der Maschine bei fast allen Bearbeitungsprozessen entstehen, so dass Technologieparameter, die für eine wirtschaftliche Bearbeitung signifikant sind, nicht voll ausgenutzt werden können [1]. Gängige Lösungsansätze zur Minimierung dieser Probleme sind passive Zusatzsysteme wie Hilfsmassendämpfer oder Schwingungstilger oder aktive Zusatzsysteme bei denen Energie von außen zugeführt werden muss. Hierbei handelt es sich jedoch um kundenspezifische und damit aufwändige und kostenintensive Lösungen [2]. Weiterlesen