Qualitätssicherung mittels Spektroskopie bei der laserbasierten experimentellen Werkstoffentwicklung

Abstract

Die Entwicklung und Verfügbarkeit von Werkstoffen und den aus ihnen herstellbaren Werkzeugen und Produkten sind seit jeher die Basis für den technischen und sozialen Fortschritt. Nicht zuletzt für metallische Konstruktionswerkstoffe gilt jedoch, dass ihre Leistungsgrenzen in vielen Anwendungsgebieten bereits erreicht worden sind. Die zunehmenden Anforderungen an Eigenschaften und Qualität der Werkstoffe machen somit Innovationen in der Werkstoffentwicklung erforderlich. Mit der neuen Methode des Laser-Tieflegierens sollen die Grenzen der konventionellen Schmelzmetallurgie überwunden werden. Das Ziel dieser experimentellen Werkstoffentwicklung ist eine hochdurchsatzfähige und reproduzierbare Erzeugung von chemisch homogenen Legierungsvarianten. Die Beherrschung des Tieflegierprozesses hinsichtlich der Homogenität des Umschmelzbades ist hierfür ein wichtiger Schritt und soll mittels in-situ-Erfassung des Emissionsspektrums des prozessinduzierten Plasmas sichergestellt werden. In ersten Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass der zeitliche Verlauf einer Chromlinie dafür geeignet ist, während des Umschmelzvorgangs die Veränderung des Elementgehaltes innerhalb des Umschmelzbades zu beobachten. So stellte sich beim Tieflegieren von einem Grundsubstrat aus unlegiertem Einsatzstahl 1.0401 mit einer vordeponierten Schicht aus einem pulverförmigen Edelstahl 1.4404 die Intensität der Chromlinie spätestens nach zwei Umschmelzvorgängen, was einer Dauer von 1,1 s entspricht, auf ein konstantes Niveau ein.

Bild 1: Laser-Tieflegieren mit Prozessüberwachung mittels Spektroskopie.

Bild 1: Laser-Tieflegieren mit Prozessüberwachung mittels Spektroskopie.

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Von Instandhaltung zu Smart Maintenance – einer der primären Anwendungsfälle von Industrie 4.0

Der Industriestandort Deutschland befindet sich im Wandel. Neue, digitale Technologien ermöglichen es, Betriebs-, Zustands- und Ereignisdaten in stetig steigender Menge zu erfassen, aufzubereiten, zu analysieren und für die industrielle Anwendung nutzbar zu machen. Der Instandhaltung bzw. dem industriellen Service eröffnen sie das große Potential, eine bedarfsgerechte Verfügbarkeit von Maschinen und Anlagen datenbasiert effektiver und effizienter zu erreichen als bisher. Dieser Wandel, ergänzt durch organisatorische sowie kulturelle Anpassungsprozesse zur Nutzung neuer Technologien, kann als Transformation zur Smart Maintenance verstanden werden. Auf Basis von digitalen Daten und Erfahrungswissen wird mittels Smart Maintenance die selbständige Weiterentwicklung der Instandhaltungsorganisation angestrebt, mit dem Ziel, den größtmöglichen Wertbeitrag für das produzierende Unternehmen zu leisten.

Top-Performer weisen einen höheren Detailgrad ihrer digitalen Anlagenstruktur auf als Follower

Top-Performer weisen einen höheren Detailgrad ihrer digitalen Anlagenstruktur auf als Follower
© FIR e. V. an der RWTH Aachen

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Digitale Lebenslaufakten in der industriellen Instandhaltung

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

Mit Künstlicher Intelligenz Werkzeugmaschinen warten

Demonstration des am KIT entwickelten Systems zur vollautomatischen Verschleißkontrolle von Kugelgewindetrieben mithilfe von Künstlicher Intelligenz.

Demonstration des am KIT entwickelten Systems zur vollautomatischen Verschleißkontrolle von Kugelgewindetrieben mithilfe von Künstlicher Intelligenz. (Foto: KIT)

Verschleiß an der Spindel in Kugelgewindetrieben kann mit einem intelligenten System aus dem KIT kontinuierlich überwacht und bewertet werden

Forscherinnen und Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben ein System zur vollautomatischen Überwachung von Kugelgewindetrieben in Werkzeugmaschinen entwickelt. Dabei kommt eine direkt in die Mutter des Kugelgewindetriebs integrierte Kamera zum Einsatz. Auf Basis der dabei erzeugten Bilddaten überwacht eine Künstliche Intelligenz (KI) kontinuierlich den Verschleiß und reduziert so den Maschinenstillstand. Weiterlesen

FIBERPOINT® ET G – jetzt auch in Grün

MM Photonics FIBERPOINT ET G

MM Photonics FIBERPOINT ET G

Neuer Fasertester zur Lokalisierung von Faserbrüchen, zur Faserbestimmung in Mehrkanalkabeln und für das „Multi Patching“

Der bewährte Fasertester FIBERPOINT® ET mit rotem Laserlicht ist ab sofort auch in einer Ausführung mit grünem Laserlicht als FIBERPOINT® ET G erhältlich. Faserbrüche in LWL-Kabeln mit blauem Schutzmantel werden genauer lokalisiert, da das grüne Laserlicht an der Bruchstelle besser durch den Schutzmantel erkannt wird. Weiterlesen

Wartungsplaner Prüfplaner – 2019

Mit dem Wartungsplaner die Wartungstermine sicherstellen

Überblick, Planung, Dokumentation: Gutes Prüffristenmanagement beruht auf diesen drei Säulen.

Wer diese berücksichtigt, hat bei einer anstehenden Betriebsprüfung oder Revision keine schlaflosen Nächte mehr.

Wartungsplaner Software behält die Prüftermine der Betriebsmittel im Blick

Wer Maschinen und Betriebsmittel sicher prüfen will, kommt um die Dokumentation der Prüfung nicht herum. Hierzu eignet sich eine Software, in der die Prüfberichte, Prüfergebnisse und Prüfprotokolle festgehalten werden. Die Hoppe Unternehmensberatung unterstützt Sie mit dem passenden Dokumentationssystem „Wartungsplaner“. Mit der Software können Sie Prüfungen von Anlagen, Maschinen und Betriebsmitteln planen, durchführen und dokumentieren. Der Wartungsplaner hilft, die oft holprige Koordination der notwendigen Arbeitsschritte zu glätten. Für eine gute Planung und flüssige Organisation ist es deswegen unerlässlich, die Lebensakten der prüfpflichtigen Anlagen zu kennen. Im Idealfall werden jeder Anlage und Maschine die gesetzlich vorgeschriebenen Wartungen, Instandhaltungen, Behebung von Störungen oder Reparaturen zugeordnet – mit einer entsprechenden Software ein Kinderspiel. Weiterlesen

Qualitätssicherung von CFK-Laminaten mit modernen Ultraschall-Rekonstruktionsverfahren

Abbildung 1: Beispiel einer fokussierten Wellenfront mit einem Phased-Array-Prüfkopf

Einleitung

Die weltweite Nachfrage nach kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK) wird, aktuellen Marktprognosen zur Folge, auch in den nächsten Jahren weiter deutlich ansteigen. Vor allem die hohen gewichtsspezifischen Festigkeits- und Steifigkeitseigenschaften dieser Materialien übertreffen die mechanischen Kennwerte vieler traditioneller Werkstoffe um ein Vielfaches. Deshalb sind CFK-Laminate besonders attraktiv für verschiedenste Leichtbauanwendungen in der Luft- und Raumfahrtindustrie, im Automobilbereich und zunehmend auch im Energiesektor. Weiterlesen

Prozessparallele Qualitätssicherung in der spanenden Fertigung

Abbildung 1: Beispiel des virtuell gefertigten digitalen Schattens mit virtuellen Macken auf der Oberfläche

Von Christian Brecher, Marian Wiesch, Stephan Neus, WZL der RWTH Aachen

Mit zunehmendem Digitalisierungsgrad fertigender Unternehmen wächst die verfügbare Datenbasis kontinuierlich. Die aggregierten Fertigungsdaten können, angereichert mit Domänen- bzw. Prozesswissen, zur Steigerung der Anlagenverfügbarkeit und Produktivität eingesetzt werden. Sie bieten darüber hinaus Potenziale für weitreichende Evaluationmethoden und können Einzug in die moderne Qualitätsüberwachung und -protokollierung halten. 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

VIDAM® – Sauberkeitsmessgerät für filmische Verunreinigungen

In modernen (Hoch)-Technologiebranchen ist die Sauberkeit von Bauteiloberflächen ein unverzichtbares Qualitätsmerkmal und somit Bedingung für reibungslose Nachfolgeprozesse.

Da selbst modernste Produktionstechniken zu Kontaminationen führen können, ist die Kenntnis der Sauberkeit von Bauteilen eine wesentliche Voraussetzung, um einen hinreichenden Reinigungsprozess zu etablieren. Heute geht es darum, chemische/filmische Verunreinigungen wie Rückstände von Ölen, Fetten, Kühlschmierstoffen, aber auch Handschweiß und Kontamination durch Verpackungsmaterialien nachzuweisen. Das Sauberkeitsmessgerät VIDAM® nutzt das Prinzip der vakuuminduzierten Desorption, um etwaige Kontaminationen von den Werkstoffoberflächen zu lösen und diese dann zu detektieren. Für diese Entwicklung erhielt das VIDAM-Verfahren den Fraunhofer Reinheitstechnik-Preis CLEAN! Weiterlesen