Ein Roboter, der hochflexible Werkzeuge beherrscht

RoboCut kann auch Herzen schnitzen. (Bilder: The Computational Robotics Lab)

RoboCut kann auch Herzen schnitzen. (Bilder: The Computational Robotics Lab)

Wie berechnet man die koordinierten Bewegungen von zwei Roboterarmen, die ein hochflexibles Werkzeug präzise führen sollen? ETH-​Forschende haben dafür alle Aspekte der Optimierungsrechnungen in einen Algorithmus integriert. Mit dem Heissdrahtschneider werden unter anderem Bausteine für ein mörtelfreies Bauwerk entwickelt. Weiterlesen

Edelmetallcluster können Katalysatoren leistungsfähig machen und Ressourcen schonen

Schematische Abbildung eines Edelmetallkatalysators mit inaktiven Einzelatomen (links) und aktiven Clustern (rechts; Edelmetall: weiß; Trägermetall: gelb; Sauerstoff: rot). (Grafik: Florian Maurer, KIT).

Schematische Abbildung eines Edelmetallkatalysators mit inaktiven Einzelatomen (links) und aktiven Clustern (rechts; Edelmetall: weiß; Trägermetall: gelb; Sauerstoff: rot). (Grafik: Florian Maurer, KIT).

Katalysatoren aus Edelmetallen werden weltweit milliardenfach eingesetzt, etwa bei der Herstellung von Chemikalien, zur Energieerzeugung und zur Aufreinigung der Luft. Die dafür benötigten Rohstoffe sind jedoch teuer und ihre Vorkommen begrenzt. Sie optimal zu nutzen, ist das Ziel von Katalysatoren, die auf einzelnen Metallatomen basieren. Ein Forschungsteam des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) konnte nun zeigen, dass sich Edelmetallatome unter bestimmten Bedingungen zu Clustern zusammenschließen können, die reaktionsfreudiger sind als Einzelatome und so Abgase noch besser entfernen können. Weiterlesen

Kosten sparen mit Migration auf durchgängiges CAE-System

Beim Umbau einer Prozessanlage am Standort Höchst wollte das Chemieunternehmen bei der Dokumentation mit dem Umstieg auf ein durchgängiges PLT-CAE-System die Weichen für die Zukunft stellen. (Urheber: Kuraray)

Beim Umbau einer Prozessanlage am Standort Höchst wollte das Chemieunternehmen bei der Dokumentation mit dem Umstieg auf ein durchgängiges PLT-CAE-System die Weichen für die Zukunft stellen. (Urheber: Kuraray)

Mittlerweile hat es sich herumgesprochen, dass sich moderne verfahrenstechnische Anlagen nur dann effizient betreiben lassen, wenn die Daten aus der Planungsphase auch für Betrieb, Instandhaltung und Modernisierung verfügbar sind. Eine papiergestützte Dokumentation ist jedoch umständlich, praktisch nie konsistent und fehleranfällig. Bunte Mischungen aus Office-, Excel- und CAD-Anwendungen, wie z.B. MicroStation, sind meist ebenfalls wenig effizient. Sie haben einen hohen Wartungsaufwand, wobei Anlagenrealität (As-Built) und Dokumentation keineswegs zu jedem Zeitpunkt verlässlich übereinstimmen. Aber nur dann werden kostspielige Neueingaben sowie unnötiger Engineering-Aufwand vermieden und die Anlagenverfügbarkeit steigt. Der Umstieg auf ein zukunftssicheres PLT-CAE-System, das dies leistet, will gut überlegt sein, ist aber durchaus zu bewältigen. Wie das folgende Beispiel zeigt, kann eine Migration sowohl bei Anlagenmodernisierungen als auch bei Bestandsanlagen schrittweise ablaufen, ohne den laufenden Betrieb negativ zu beeinträchtigen, weil die alten Datenbestände währenddessen verfügbar und die Kosten überschaubar bleiben. Weiterlesen

Wartungsplaner für effizientes Prüffristenmanagement

Arbeitsschutzsoftware aus dem Hause Hoppe aktualisiert

Egal, ob Gabelstapler, Maschine, Elektrogerät oder Feuerlöscher: Unternehmen sind gesetzlich verpflichtet, Arbeitsmittel, Maschinen und Anlagen regelmäßig zu prüfen, um einen durchgängig hohen Arbeitsschutz gewährleisten zu können.

Mit der Wartungsplaner-Software aus dem Hause Hoppe wird die Pflichtaufgabe zum echten Wertschöpfungsfaktor. https://www.wartungsplaner.de

Der Gesetzgeber sieht eine ganze Reihe von Arbeitsschutzregelungen und Prüfrichtlinien vor, die Unternehmen einhalten müssen, zum Beispiel die Unfallverhütungsvorschrift der Berufsgenossenschaften (DGUV Vorschrift 3) oder die Vorschriften des Verbands der Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (VDE). Weiterlesen

Erweiterung der Prozessgrenzen beim Widerstandspressschweißen von Aluminiumlegierungen

1  Herausforderungen beim Widerstandspressschweißen von Aluminiumlegierungen
Abbildung 1 – Versuchsstand zum Widerstandspunktschweißen mit Bewegungsüberlagerung

Abbildung 1 – Versuchsstand zum Widerstandspunktschweißen mit Bewegungsüberlagerung

Der anhaltende Trend des Leichtbaus, u. a. in der Automobilbranche, erfordert Fügeverfahren für Leichtbauwerkstoffe wie Aluminiumlegierungen, die kostengünstig ein sicheres und zuverlässiges Ergebnis liefern. Einer der wenigen Prozesse, die diese Anforderungen erfüllen, ist das Widerstandspunktschweißen. Für das effektive Erzeugen eines Schweißpunktes ist aufgrund der geringen Stoffwiderstände und der hohen Wärmeleitfähigkeit von Aluminiumlegierungen eine sehr hohe Stromstärke bei kurzer Schweißzeit notwendig.

An der TU Dresden wird deshalb das Widerstandsschweißen mit Mittelfrequenzinvertertechnik (MF) sowie mit Kondensatorentladungstechnik (KE) untersucht. Weiterlesen

Maschinelles Lernen in der Werkstoffentwicklung

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

Beim maschinellen Lernen (ML), einem Teilgebiet der künstlichen Intelligenz, erlernen Computer anhand von Beispieldaten bestimmte Aufgaben, z. B. ein Objekt auf einem Bild zu erkennen. Ein wichtiger Aspekt ist dabei, dass das System aber nicht nur aus gegebenen Daten lernen, sondern später auch verallgemeinern können soll, dass also im Anwendungsfall auch bisher unbekannte Daten bewertet werden können. Zum einen lassen sich mit Hilfe maschinellen Lernens große Datenmengen auswerten, weswegen diese Technologie in enger Beziehung zum Konzept Big Data steht. Zum anderen wird als Vorteil gesehen, dass durch die Nutzung von ML auch mit unvollständigem Hintergrundwissen valide Ergebnisse über bisher unerkannte Zusammenhänge in den untersuchten Daten erhalten werden können. Weiterlesen

Inspektionsmethoden für die wiederkehrende Prüfung hochelastischer Dickschicht- und Strukturklebungen in Schiffbauanwendungen –Teil 2 (Ermittlung von Abminderungsfaktoren)

Abbildung 1: Typischer Kraft/Verschiebungs-Verlauf mit Auswertungskriterien (links) und ermittelte mechanische Kennwerte fehlerfreier Referenzproben (rechts)

Abbildung 1: Typischer Kraft/Verschiebungs-Verlauf mit Auswertungskriterien (links) und ermittelte mechanische Kennwerte fehlerfreier Referenzproben (rechts)

Einleitung

Nachdem im ersten Teil dieser Artikelserie die Identifikation von typischen Fehlern in Klebverbindungen sowie die Klassierung und Abstraktion zu generischen Fehlerformen und deren Implementierung in Laborproben beschrieben wurde, soll in diesem zweiten Teil nun auf die Bewertung dieser Fehlerarten eingegangen werden. Diese Schadensbewertung geschieht vor dem Hintergrund, dass Fertigungsbetriebe und Betreiber von geklebten Strukturen in der Lage versetzt werden sollen die Gefährdung, die von fehler- und schadhaften Klebverbindungen  ausgehen kann, im Rahmen eines Risikomanagements zu beurteilen. Im dritten und letzten Teil der Artikelserie werden dann zerstörungsfreie Prüfverfahren und Methoden vorgestellt, mit denen entsprechende Imperfektion in Klebverbindungen detektiert werden können. Weiterlesen

Inkrementelle Blechumformung

Hintergrund

Die Blechumformung bietet eine Vielzahl von Möglichkeiten Bleche zu bearbeiten. Neben dem allgemein bekannten Tiefziehen und dem Innenhochdruckumformen gibt es eine Variante der Blechbearbeitung die weniger bekannt ist. Der vorliegende Artikel gibt einen kleinen Einblick in die inkrementelle Blechumformung (IBU).

Abbildung 1: Tiefziehblech DC06 s0=0,8 mm; β=55°; Drücktiefe 100 mm

Abbildung 1: Tiefziehblech DC06 s0=0,8 mm; β=55°; Drücktiefe 100 mm

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Nachbearbeitung beim additiven Fertigungsverfahren Laserstrahlschmelzen – Herausforderungen und Optimierungspotential

Abbildung 1: Prinzipaufbau einer Maschine des Laserstrahlschmelzens

Abbildung 1: Prinzipaufbau einer Maschine des
Laserstrahlschmelzens

Chancen und Herausforderungen der additiven Fertigung

Additive Fertigungsverfahren gewinnen in den letzten Jahren zunehmend an Be­deutung. Als Gründe hierfür sind die wirtschaftliche und flexible Produktion kleiner Losgrößen, der Wegfall des Bedarfs an Bearbeitungswerkzeugen sowie die Realisierbarkeit von komplexen und bionischen Geometrien zu nennen. Zahlreiche Unternehmen setzen den schichtweisen Bauteilaufbau bereits zur Fertigung von Prototypen oder zur Fertigung von komplexen Funktionsbauteilen in Kleinserie ein. Dadurch werden Produktionskosten gesenkt, der Produktentstehungsprozess beschleunigt und neue Geschäftsfelder erschlossen. Die Anwendung additiver Fertigungsverfahren ist auch mit Herausforderungen verbunden. So erschwert insbesondere die prozessbedingt hohe Oberflächenrauigkeit metallbasierter additiver Fertigungsverfahren deren breite industrielle Anwendung. Die mit der notwendigen Bauteilnachbearbeitung einhergehenden Kosten können sich aufgrund der häufig sehr zeitaufwendigen und manuellen Tätigkeiten auf bis zu einem Drittel der bauteilbezogenen Gesamtkosten belaufen. Daher müssen die verfahrensspezifischen Gestaltungsprinzipien bei der Bauteilkonstruktion berücksichtigt werden und geeignete Nachbearbeitungsverfahren anwendungsspezifisch ausgewählt werden, um eine hohe Bauteilqualität und Produktivität der Nachbearbeitung zu erzielen. Weiterlesen

Neuartiges Konzept von Hartmetallwerkzeugen zur Feinbearbeitung

Abbildung 1. Mikrostrukturen von Hartmetall (links) und CBN-Verbundstoff (rechts) dargestellt, wobei die unterschiedlichen Maßstäbe zu beachten sind.

Abbildung 1. Mikrostrukturen von Hartmetall (links) und CBN-Verbundstoff (rechts) dargestellt, wobei
die unterschiedlichen Maßstäbe zu beachten sind.

Hintergrund

Bei der abrasiven Bearbeitung von Metallen können auf Werkstückoberflächen Qualitätsabweichungen aufgrund von Beschädigungen am Werkzeug auftreten. Manchmal sind Kratzer auf den Werkstücken infolge des Ausbrechens der harten abrasiven Körner zu beobachten. Das unerwartete Abbrechen der Körner resultiert ansatzweise aus geometrischen Unregelmäßigkeiten oder der inhomogenen Verteilung der abrasiven Körner in der Matrix infolge des Herstellungsprozesses. Es wird bereits daran gearbeitet, eine bessere Homogenität der abrasiven Körner zu erreichen, jedoch zielen bisherige Maßnahmen meistens auf die Verbesserung des Herstellungsprozesses. Es ist bisher noch eine praktische Herausforderung, Qualitätsabweichungen zu kontrollieren bzw. zu reduzieren. Es wird ein neuartiges Konzept von Hartmetallwerkzeugen mit definierten geometrischen Merkmalen und homogenen Verteilungen der Schneidkanten für die Feinbearbeitung vorgeschlagen. Die Oberfläche der Hartmetallwerkzeuge, deren Topographie die der konventionellen abrasiven Werkzeuge reproduziert, entsteht durch Lasertechnik präzise im Mikrobereich. In der Folge könnten Herstellkosten im Vergleich zu konventionellen abrasiven Werkzeugen, z.B. aus Diamanten oder CBN, reduziert werden. Weiterlesen