Inhalte der Online-Ausgabe 6-2023

Advanced Systems Engineering für die Produktion nachhaltiger Produktlösungen

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Oliver Riedel – Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen (ISW), Universität Stuttgart; Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation (IAO)

Der deutsche Maschinen- und Anlagenbau konnte das letzte Geschäftsjahr teilweise mit Rekordergebnissen abschließen. Zwar wurde die Exportweltmeisterschaft nicht zurückerobert, es konnten aber wichtige Märkte trotz steigernder Herausforderungen weiter aus­gebaut werden: Die Auswirkungen des Ukrainekrieges in Form von Inflation, Mangel an speziellen Vormaterialien und steigenden Energiekosten bleiben spürbar. Darüber hinaus stellen Digitalisierung, Nachhaltigkeit und Nachfrageverschiebungen hohe Anforderungen an künftige Marktleistungen. Die stärkere Durchdringung physischer Produkte mit Software und neue regulatorische Anforderungen, wie der digitale Produktpass, sind beispielhaft dafür. Die Produktion und Wertschöpfung von morgen lässt sich folglich nur durch Ansätze erfolgreich gestalten, die sozio-technische Lösungen im Gesamtsystem bieten. S. 213

Nachhaltigkeit durch Advanced Systems Engineering

B. Schneider, H. Spindler, L. Block, M. Kürümlüoglu, O. Riedel – Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO, Stuttgart

Megatrends wie Nachhaltigkeit, Digitalisierung und Globalisierung steigern die Komplexität in der Produktentstehung und erfordern ein neues Paradigma: das Advanced Systems Engineering (ASE). Die Gestaltung nachhaltiger und kreislaufwirtschaftlich optimierter Produkte und Systeme ist eine zentrale Herausforderung, die mit dem ASE adressiert werden kann. Der Beitrag beschreibt aktuelle Lösungsansätze aus der Forschung. S. 214

doi.org/10.37544/1436-4980-2023-06-6

Neural Radiance Fields in der Fabrikplanung

P. Ruediger-Flore, M. Klar, M. Hussong, J. Mertes, L. Yi, M. Glatt, P. Kölsch, J. C. Aurich – Lehrstuhl für Fertigungstechnik und Betriebs­organisation [FBK], Rheinland-Pfälzische Technische Universität RPTU, Kaiserslautern

Neural Radiance Fields (NeRF) bieten eine kostengünstige und effiziente Alternative im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren, um 3D-Modelle aus realen Objekten zu generieren. Dementsprechend bieten NeRF große Potenziale zur Nutzung in diversen Anwendungsfällen, wie der Fabrikplanung. In diesem Beitrag wird die NeRF-­Technologie an einem Beispiel aus der Fabrikplanung angewendet und daran aktuelle Herausforderungen sowie Möglichkeiten zur Nutzung der Technologie diskutiert. S. 219

doi.org/10.37544/1436-4980-2023-06-11

Deep Transfer Learning in der Arbeitsplanung

M. Hussong, M. Glatt, J. C. Aurich – FBK, RPTU, Kaiserslautern

Für die Nutzung von Deep Learning zur Unterstützung der Prozesse innerhalb der Arbeitsplanung wird eine Vielzahl von Daten benötigt. In der industriellen Praxis ist die Aufbereitung solcher Datensätze sehr komplex und mit hohen Aufwand verbunden. Durch die Nutzung von Deep Transfer Learning kann die benötigte Datenmenge reduziert werden. Am Beispiel der Fertigungsvorgangsermittlung wird ein Konzept vorgestellt, das die Anwendung von Deep Transfer Learning innerhalb der Arbeitsplanung ermöglicht. S. 224

doi.org/10.37544/1436-4980-2023-06-16

Gewichtstracking mit intelligenten Werkstückträgern

T. Iseringhausen, R. Kleinert – Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, Stuttgart

Eine flexible Assemblierung für zylindrische Batteriezellen im Labormaßstab mit Fokus auf die Digitalisierung wurde am Fraunhofer-­Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA aufgebaut. Sowohl das Gesamtgewicht als auch die Gewichtsverteilung auf einzelne Komponenten sind wesentliche Qualitätsmerkmale der Zelle. Um über gravimetrische Schwankungen zuverlässig Rückschlüsse auf die Qualität zu ziehen, ist eine schnelle und präzise Erfassung des Gewichtes zwischen den Prozessen nötig. S. 229

doi.org/10.37544/1436-4980-2023-06-21

Ein Konzept zur Entwicklung eines wirtschaftlicheren PBF-LB

M. M. Müller, S. Ghansiyal, M. Huber, B. Kirsch, M. Glatt, J. C. Aurich – FBK, RPTU, Kaiserslautern

Die Integration des pulverbettbasierten Schmelzens mittels Laserstrahl (PBF-LB) in industrielle Prozessketten wird aktuell durch verschiedene Herausforderungen gehemmt. Hierzu zählen vor allem niedrige Aufbauraten sowie hohe Energie- und Ausschusskosten. Daher soll mit einer geeigneten thermischen Prozessüberwachung, einer multi­kriteriellen Optimierung des Prozesses sowie der Technologie des variablen Laserspotdurchmessers ein wirtschaftlicherer PBF-LB-­Prozess realisiert werden. S. 237

doi.org/10.37544/1436-4980-2023-06-29

Additiv gefertigte Gewindewerkzeuge aus HSS

T. Kelliger, M. Meurer, T. Bergs – Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen University; Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik IPT, Aachen

Eine verlängerte Werkzeuglebensdauer bei der Gewindefertigung ist durch eine Neugestaltung der inneren Kühlschmierstoffzufuhr am Werkzeug möglich. Der Einsatz additiver Fertigungsverfahren wie dem Laser Powder Bed Fusion erlaubt die Fertigung innen liegender und komplexer Kanal- und Düsengeometrien. In umfangreichen Einsatztests konnten Prozess­sicherheit und Potenziale additiv gefertigter Gewindeform- und Gewindeschneidwerkzeuge aus Schnellarbeitsstahl nachgewiesen werden. S. 242

doi.org/10.37544/1436-4980-2023-06-34

Prozessoptimierung beim Glaswafer-Trennschleifen

K. Jahnel, D. P. Wilhelm, S. Hähnel, T. Grunwald, T. Bergs; W. Maier – Fraunhofer IPT, Aachen; Ingeneric GmbH, Baesweiler

Fast-Axis-Kollimatoren (FAC) sind essenzielle optische Elemente für Diodenlasersysteme. Beim aktuellen Prozess des Trennschleifens mit nachgelagerter Reinigung von FAC-Optiken aus gepressten antireflexionsbeschichteten Glaswafern entstehen vermehrt Beschädigungen, die eine Verwendung der Optiken limitiert. Die Verwendung von Schneidfolie zur Substratfixierung beim Trennschleifen der FAC-Optiken ermöglicht ein defektfreies Schneiden und Lösen ohne Reinigung von der Folie und gleichzeitig können Kosten und Fertigungszeit ein­gespart werden. S. 249

doi.org/10.37544/1436-4980-2023-06-41

Mechanisches Abrichten von Diamantschleifscheiben

B. Denkena, B. Bergmann, M. Wilckens – Leibniz Universität Hannover Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen, Garbsen

Die Bearbeitung von PCBN-Wendeschneidplatten mit keramisch gebundenen Schleifscheiben führt zu erhöhtem Schleifscheiben­verschleiß. Am IFW Hannover wurden daher metallisch gebundene Werkzeuge entwickelt, um durch ihre mechanischen Eigenschaften eine höhere Schleifgüte zu ermöglichen. Die höhere Festigkeit dieser Bindung erhöht jedoch den Abrichtaufwand. In diesem Beitrag werden Ansätze zum mechanischen Profilieren dieser Schleifscheiben vorgestellt. S. 255

doi.org/10.37544/1436-4980-2023-06-47

Variationskraftgeregeltes 5-Achs-Schleifen

S. Hähnel, K. Jahnel, T. Grunwald, T. Bergs – Fraunhofer IPT, Aachen

Eine variierende Anpresskrafteinstellung im Werkzeugeingriff des Schleifstiftes entlang stark gekrümmter Werkzeugkonturen ermöglicht eine konstante Schleifprofiltiefe. Dies verhindert unerwünschte Bauteilformabweichungen und erlaubt eine automatisierte Nachbearbeitung komplex geformter Konturen in einer Aufspannung. So wird ein durch einen Werkzeug­wechsel unterbrochener Schnitt vermieden. Insbesondere Übergänge von ebenen auf stark gekrümmte, konvexe Flächen und kleine Radien in Kantenbereichen lassen sich mit diesem Verfahren automatisiert nachbearbeiten. S. 260

doi.org/10.37544/1436-4980-2023-06-52

Resilienzmessgrößen für Produktionssysteme

L. Sielaff, T. Adolf; D. Lucke; A. Friedmann – Fraunhofer IPA, Stuttgart; ESB Business School Hochschule Reutlingen; Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF, Darmstadt

Resilienz gewinnt für produzierende Unternehmen immer mehr an Bedeutung. Es fehlen jedoch geeignete Maßzahlen, um ein Produktionssystem auf dessen Resilienzfähigkeit zu analysieren. Dieser Beitrag stellt Resilienzmessgrößen vor, welche es ermöglichen verschiedene Produktionssysteme zu vergleichen und zusätzlich Optimierungsmaßnahmen zu bewerten. S. 266

doi.org/10.37544/1436-4980-2023-06-58