Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb Volume 105 Issue 7-8

Kurzfassung Die Entwicklung von Wissenschaft und Technik ist durch Fortschritt, Erfindungen und Innovationen markiert, deren Prozesse sich durch Forschung und Entwicklung, Produktion und Anwendung zunehmend beschleunigt haben, die aber auch differenzierter, vernetzter und individualisierter geworden sind. Steigender globaler Wettbewerb, größere Spannweiten sowie evolutionäre Veränderungen und Dimensionalitäten erhöhen die Unsicherheiten von Zielplanung und Prozessen sowie die Risiken der Technik. In ganzheitlicher Sicht erweisen sich Komplexität, Kompetenz und Kooperation als Schlüssel für Exzellenz und Herausforderungen an die Systeme von Bildung und Wissenschaft in einer zukunftsorientierten Gesellschaft.

Modellierung der doppelspindligen Fräsbearbeitung

Christian Brecher, Wieland Klein, Yuri Trofimov March 21, 2017

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Abstract

Kurzfassung Zur Erhöhung der Fertigungskapazität finden zweispindlige Bearbeitungszentren in der Industrie eine breite Anwendung. Eine solche Maschinenkonfiguration ist aus wirtschaftlicher Sicht von Vorteil, da eine Produktivitätssteigerung bei annähernd gleicher Maschinenstellfläche und nur mäßig höheren Investitionskosten erzielt werden kann. In der Praxis wird die umsetzbare Zerspanleistung jedoch oft durch die dynamische Instabilität des Fräsprozesses wesentlich begrenzt. Der heutige Stand der Technik bietet bislang keine Ansätze zur ganzheitlichen Modellierung der doppelspinligen Fräsbearbeitung, die eine praxisbezogene Prozessoptimierung ermöglicht. In dem vorliegenden Beitrag wird ein Ansatz zur Simulation und Optimierung der doppelspindligen Fräsbearbeitung vorgestellt.

Modellieren des Verzahnens mit Scheibenwerkzeugen

Uwe Heisel, Sergii Pasternak, Michael Storchak, Michael Schaal, Yuriy Danilchenko March 21, 2017

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Abstract

Kurzfassung Dieser Artikel ist dem Verzahnen mit profilunabhängigen Werkzeugen, wie z. B. dreiseitigen Scheibenfräsern, gewidmet. Das Verzahnverfahren ist sehr flexibel und eignet sich besonders gut für die Einzel- und Kleinserienfertigung. Jedoch findet es zurzeit wegen der nicht optimalen Realisierung seiner bekannten kinematischen Schemata und der unzulänglichen oder fehlenden Information über seine Prozesscharakteristiken kaum in der Industrie Verwendung. Das Ziel des Artikels ist die Wahl optimaler Methoden zur Realisierung des Verfahrens und die Bestimmung der für dessen Durchführung und Optimierung benötigten Prozessgrößen. Dafür wurde ein mathematisches Modell der Formgebungskinematik von Verzahnungen mit Scheibenwerkzeugen nach einem verallgemeinerten kinematischen Schema entwickelt. Basieren auf diesem Schema wurden die kinematischen Prozessgrößen bei der Fertigung von Geradstirnrädern mit unterschiedlichen Verzahnungsparametern und unter unterschiedlichen Schnittbedingungen simuliert. Zum Schluss wurde eine Analyse der Simulationsergebnisse hinsichtlich des bestehenden Optimierungspotentials durchgeführt.

Simulation des thermischen Maschinenverhaltens

Michael F. Zäh, Tobias Maier March 21, 2017

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Abstract

Kurzfassung Moderne Werkzeugmaschinen müssen zunehmend effektiver und effizienter produzieren. Die Erhöhung des Zeitspanvolumens bedingt dabei die Installation hoher Antriebsleistungen, gleichzeitig steigen auch die Anforderungen an die Genauigkeit der zu fertigenden Teile. Vor diesem Hintergrund treten die thermisch bedingten Wirkpunktverlagerungen bei Werkzeugmaschinen vermehrt in den Vordergrund. Der Trend zur Minimalmengenkühlschmierung (bzw. zur Trockenbearbeitung) fällt dabei erschwerend ins Gewicht. Die Prognose und Beherrschung des thermischen Maschinenverhaltens wird damit immer mehr zu einer Schlüsselaufgabe in der Maschinenentwicklung. Der vorliegende Artikel beschreibt eine Methodik, um thermisch bedingte Verlagerungen der Maschine auf Basis numerischer Simulationswerkzeuge zu bestimmen. Die Einbindung in den Entwicklungsprozess wird durch die Verwendung bestehender strukturmechanischer Modelle ermöglicht.

Wärmestromsensoren zur Messung des Wärmeaustauschs von Werkzeugmaschinen und Umgebung

Knut Großmann, Steffen Rehn March 21, 2017

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Abstract

Kurzfassung Thermisch bedingte Verformungen an Werkzeugmaschinen begrenzen die erreichbare Fertigungsgenauigkeit. Bei der Produktion in unklimatisierten Werkhallen gewinnt dabei auch der Einfluss der thermischen Umgebung an Bedeutung. Das trifft besonders für große Maschinen zu. Bei der modellbasierten Korrektur thermisch bedingter Wirkpunktabweichungen bereitet die Erfassung und Berücksichtigung der veränderlichen Umgebungsbedingungen Probleme. In diesem Beitrag wird die Eignung von Wärmestromsensoren zur Messung des Wärmeaustausches von Werkzeugmaschinen mit der Umgebung untersucht.

Gezielte Prozessführung zur Vermeidung von Kurzwelligkeiten beim Außenrund-Einstechschleifen

Christian Brecher, Wieland Klein, Stephan Bäumler March 21, 2017

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Abstract

Kurzfassung Schleifen als Feinbearbeitungsverfahren bestimmt die Oberflächenrauheit sowie die Form- und Maßhaltigkeit von Werkstücken und wirkt sich unmittelbar auf die Qualität der Fertigteile aus. Schleiffehler führen oft zu hohen Kosten, da bei der Herstellung von Bauteilen die Schleifbearbeitung im Allgemeinen am Ende der Wertschöpfungskette steht. Häufig treten Schleiffehler durch eine der Schleifzustellung überlagerten Schwingung zwischen Schleifscheibe und Werkstück auf, welche sich in Form von Kurzwelligkeiten auf dem Werkstück abbilden. Als Ansatz zur Reduzierung dieser Kurzwelligkeiten auf Werkstücken kann die Bearbeitung mit nicht konstanten Parametern verfolgt werden. Durch die Anwendung dieser Strategie ist es auch ohne kostenintensive Optimierungsmaßnahmen an der Maschinenstruktur möglich, die Welligkeitsentstehung zu reduzieren.

Relevante Dämpfungseffekte in Strukturbauteilen für Werkzeugmaschinen

Christian Brecher, Martin Kunc, Wieland H. Klein March 21, 2017

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Abstract

Kurzfassung In diesem Beitrag wird die Dämpfung von Strukturbauteilen aus konventionellen Werkstoffen gegenübergestellt, um relevante Dämpfungseffekte und deren Einflussfaktoren auf das dynamische Verhalten zu identifizieren. Die Kenntnis über relevante Dämpfungseffekte in Strukturbauteilen und deren Einflussfaktoren ist für die zuverlässige Auslegung des dynamischen Verhaltens und für die Erstellung von virtuellen Maschinenmodellen zwingend erforderlich.

Dämpfungseffekte in Werkzeugmaschinen

Knut Großmann, Holger Rudolph, Christian Brecher, Marcel Fey, Michael F. Zäh, Klemens Niehues, Stefan Schwarz March 21, 2017

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Kurzfassung Dämpfungseffekte tragen einen entscheidenden Anteil zum dynamischen Verhalten von Werkzeugmaschinen bei. Nach derzeitigem Stand der Wissenschaft und Technik ist die simulationsunterstützte Abbildung und Prognose der Dämpfung für das Gesamtsystem Werkzeugmaschine jedoch nur punktuell möglich. Die von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderte Forschergruppe „Dämpfungseffekte in Werkzeugmaschinen“ soll diese Defizite abbauen. Dazu werden die Dämpfungseinflüsse der einzelnen Maschinenkomponenten systematisch ermittelt und Simulationsmodelle für die Komponenten entwickelt. Anschließend können diese Komponentenmodelle in ein Gesamtmaschinenmodell integriert werden, um so die Dämpfung genauer und gesicherter als bisher abbilden zu können.

Fliehkraftadäquate Auslegung von Fräswerkzeugen

Eberhard Abele, Julien Hohenstein, Sascha Kolaric March 21, 2017

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Abstract

Kurzfassung Um die Sicherheit für den Mensch zu gewährleisten und eine Beschädigung von Maschine, Werkstück sowie Werkzeug auszuschließen, ist die Kenntnis der auftretenden mechanischen Belastungen bei der Fräsbearbeitung unverzichtbar. Fräswerkzeuge die bei sehr hohen Umfangsgeschwindigkeiten, zum Beispiel bei der Aluminium- und Magnesiumbearbeitung eingesetzt werden, müssen anhand der auftretenden Fliehkraftbelastungen ausgelegt werden. Die Schnittkräfte spielen bei diesen sich schnell drehenden Werkzeugen eine lediglich untergeordnete Rolle. Bei der Schruppbearbeitung von Guss- und Stahlmaterialien mit deutlich niedrigeren Schnittgeschwindigkeiten üben die Fliehkräfte kaum eine Belastung auf das Werkzeug aus. Die Auslegung basiert klassischer Weise auf den Belastungen durch Schnittkräfte. Auf Grund der Anwendung der HSC-Technologie und des Einsatzes verbesserter Schneidstoffe kommen, insbesondere auch bei Schlichtoperationen in Guss- und Stahlmaterialien, deutlich gesteigerte Schnittgeschwindigkeiten als bei der konventionellen Bearbeitung zur Anwendung. Deshalb wird in diesem Artikel untersucht, inwieweit durch den anhaltenden Trend zu steigenden Schnittgeschwindigkeiten bei der Guss- und Stahlbearbeitung eine fliehkraftadäquate Werkzeugauslegung notwendig ist.

VR-unterstützte Simulation von NC-Programmen

Reimund Neugebauer, Volker Wittstock, Philipp Klimant, Jarno Hein March 21, 2017

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Kurzfassung Dieser Beitrag befasst sich mit der Virtual Reality (VR)-unterstützten Hardware in the Loop (HiL)-Kopplung zur Vorabprüfung von NC-Programmen und zeigt auf, welche Vorteile sich durch deren Prüfung hinsichtlich der Abarbeitung auf der NC-Steuerung ergeben. So können Kollisionen von Maschinenachsen erkannt, Stillstandszeiten der realen Maschine gesenkt und Kosten durch fehlerhafte NC-Programme minimiert werden. Die neuentwickelte Materialabtragsvisualisierung in VR ermöglicht eine realitätsgetreue Simulation und Optimierung des Fertigungsprozesses.

Kooperationsplattformen für Virtuelle Unternehmen

Haygazun Hayka, Dirk Langenberg, Rainer Stark March 21, 2017

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Abstract

Kurzfassung In globalen Märkten ist die Produktentstehung in erheblichem Maße durch multilaterale Kooperationen gekennzeichnet. Daher entscheidet die Effizienz der unternehmensübergreifenden Kollaboration immer stärker über den Erfolg von Unternehmen. Während Großunternehmen bereits auf dem Weltmarkt sowohl als Kunden als auch als Anbieter tätig sind, müssen sich kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) heute meist überregional und global neu positionieren. Neuartige Organisationsstrukturen, wie die produktbezogene Vernetzung von Unternehmen, bieten mittlerweile exzellente Chancen für KMU im größeren Geflecht der Wertschöpfung teilzuhaben. Diese neuen Organisationsstrukturen erfordern jedoch effiziente und flexible Kommunikations-, Koordinations- sowie Kooperationsstrukturen für räumlich und zeitlich getrennt ablaufende Produktentstehungsprozesse. Kooperationsplattformen bilden die zentrale Anlaufstelle in diesen Situationen. Sie stellen die relevanten Informationen und Daten bereit, über sie werden Projekte koordiniert und sie stellen Kommunikationsmöglichkeiten zur Verfügung. In diesem Beitrag werden unterschiedliche Ansätze zum Aufbau von Kollaborationsplattformen sowie einige Alleinstellungsmerkmale und Anwendungen beschrieben.

Kundennutzenorientierte Strategieentwicklung

Dominik T. Matt, Vittorio M. Franzellin, Erwin Rauch March 21, 2017

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Kurzfassung Die Erfolgswahrscheinlichkeit von neuen Strategien, Produkten und Dienstleistungen kann nur durch die konsequente Orientierung an den zukünftigen Markterfordernissen sowie dem Nutzen von Kunden und Stakeholder erhöht werden. Der beschriebene Ansatz stellt eine neue Methode vor, welche dabei hilft, neue Markttrends zu identifizieren, den Kundennutzen systematisch zu ergründen und auf dieser Basis aufbauend eine konsistente Vision/Strategie für Unternehmen abzuleiten. Der neue Ansatz basiert auf einer Kombination des Axiomatic Design und der Delphi-Analyse und zielt auf die systematische Identifikation des Nutzens von Stakeholders und Kunden ab. Ziel ist, mit Hilfe dieser Methodik neue Strategie-, Produkt- und Dienstleistungskonzepte mit der höchsten Erfolgswahrscheinlichkeit zu entwickeln. Mit Hilfe eines Beispiels aus der Gebrauchsgüterindustrie soll die erfolgreiche Anwendung dieser Methode näher erklärt werden.

Elektro-pneumatischer Energiewandler

Christian Munzinger, Martin Weis, Stefan Herder March 21, 2017

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Abstract

Kurzfassung Fluidische Systeme enthalten gespeicherte Energie, die bewusst oder unbewusst ungenutzt an die Umgebung abgegeben bzw. in Wärme umgesetzt wird. Ziel des Projekts power FLUID ist es, diese ungenutzte Energie mittels geeigneter Wandlersysteme in elektrische Energie umzuwandeln und damit mikrosystemtechnische Funktionsmodule energieautark zu versorgen. Im vorliegenden Artikel wird diesbezüglich zunächst eine allgemeingültige Vorgehensweise für die Auswahl geeigneter Wandlersysteme anhand eines Beispiels aus dem Projekt vorgestellt. Anschließend werden die bisherigen Ergebnisse der Untersuchungen von Energiewandlern für penumatische Systeme dargestellt und erläutert.

Reife von Produktionstechnologien

Gunther Reinhart, Sebastian Schindler March 21, 2017

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Abstract

Kurzfassung Während ihrer zeitlichen Entwicklung ändert sich die Fähigkeit von Produktionstechnologien zur Fertigung eines festgelegten Produkts. Im Rahmen der strategischen Technologieplanung muss daher ständig überprüft werden, ob die im Unternehmen verwendeten Fertigungsverfahren auch zukünftig sinnvoll und wirtschaftlich einsetzbar sind. In diesem Zusammenhang sind insbesondere die Fragen zu beantworten, ab welcher Reife eine neue Technologie einsatzfähig ist und wann der Wechsel von einem veralteten auf ein neues Fertigungsverfahren stattfinden soll. Der vorliegende Artikel liefert einen Beitrag zur Bestimmung der Reife von Technologien. Dazu wird ein Modell vorgestellt, das in Abhängigkeit von definierten Reifegradstufen das Entwicklungsstadium (Reife) sowie den zeitlichen Verlauf der Entwicklung abbildet. Auf Basis dieser Einordnung kann eine Empfehlung für die aktive Weiterentwicklung innovativer Fertigungsverfahren abgeleitet werden.

Strategiebasierte Steigerung der Innovationskraft von Unternehmen

Jürgen Gausemeier, Hans D. Kespohl, Felix Reymann March 21, 2017

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Abstract

Kurzfassung Die frühen Phasen der Produktentstehung haben einen maßgeblichen Einfluss auf den Erfolg von Innovationsprojekten. Möchte ein Unternehmen seine Innovationskraft steigern, steht die individuell sinnvolle und nicht die ultimativ mögliche Verbesserung im Vordergrund. Die individuelle Ausrichtung sollte dabei anhand der Strategie und der Ziele des Unternehmens erfolgen. Das in diesem Beitrag beschriebene Vorgehen ermöglicht einen evolutionären, strategiekonformen Weg zur Steigerung der Innovationskraft von Unternehmen. Dabei wird ausgehend vom Ist-Zustand über leistbare und messbare Entwicklungsstufen der individuelle Soll-Zustand erreicht.

Strategieanpassungserfordernisse für innovationsorientierte Instandhaltungsdienstleister

Christian Mieke March 21, 2017

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Abstract

Kurzfassung Innovationsnetzwerke bilden ein interessantes Aktionsfeld für Dienstleistungsanbieter im industriellen Umfeld. Insbesondere Instandhaltungsdienstleister könnten sich im Bereich produktionstechnologischer Innovation zu Partnern von Anlagennutzern entwickeln. Diese sind wegen verstärkter Auslagerungen von Unternehmensbereichen zunehmend nicht mehr in der Lage, die genutzten Maschinen und Anlagen in bedeutendem Umfang zu verbessern. Um in dieses Feld vordringen zu können, sollten Dienstleister auf Innovationen zielende Strategien in den Feldern Geschäftsfeld- und Marketing-Kommunikationsplanung sowie Personal- und Personalentwicklungsplanung entwerfen.

Roboterbasierte inkrementelle Blechumformung

Dieter Kreimeier, Bolko Buff, Christian Kramer, Verena Schulte, Volker Smukala March 21, 2017

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Abstract

Kurzfassung Der Beitrag beschreibt Lösungsansätze zur Steigerung der Bauteilgenauigkeit in der roboterbasierten inkrementellen Blechumformung, die innerhalb des vom BMBF geförderten Verbundprojekts Roboforming erarbeitet wurden. Im Fokus des Projekts steht die Entwicklung einer industriell einsetzbaren Roboforming-Anlage, für die in diesem Beitrag das Gesamtszenario dargestellt wird. Den Kern bildet eine Regelschleife aus Sensorsystemen und Programmiersystem, die eine verbesserte Bauteilqualität ermöglicht. In Kombination mit weiteren Maßnahmen wie einer Stützstruktur und der Multiform-Strategie kann die Bauteilqualität noch deutlich weiter gesteigert werden. Ein modularer und skalierbarer Aufbau unter Verwendung von Standardkomponenten soll gerade den Anforderungen von kleinen und mittelständischen Unternehmen gerecht werden. Dabei zeichnet sich das Verfahren durch werkstückformunabhängige Werkzeuge sowie eine flexible Formgebung der Blechbauteile aus.

Systematik zur Zuordnung von Dispositionsstrategien für Fremdbezugsteile

Yilmaz Uygun, Nicole Cheruthottunkal March 21, 2017

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Abstract

Kurzfassung Kleinserienwerke mit einer hohen Teilevielfalt und kleinen Stückzahlen haben Schwierigkeiten, einen Lieferanten auszuwählen, der bedarfsgerecht Materialien liefert und dabei einen guten Stückpreis bietet. Hier spielt die Auswahl der effektiven und effizienten Dispositionsstrategie eine Schlüsselrolle. Standardisierte Systeme lassen sich kaum einsetzen. Vielerorts wird die Beschaffung unsystematisch nach dem Erfahrungswissen der Disponenten durchgeführt. Der Beitrag zeigt eine Systematik auf, anhand derer die Disposition von Zukaufteilen strukturiert durchgeführt werden kann. Die Systematik wurde für einen Elektrowerkzeughersteller entwickelt.

Leistungsgrenzen von Hochvorschubstrategien im Werkzeug- und Formenbau

Eberhard Abele, Mario Dewald, Felix Heimrich March 21, 2017

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Abstract

Kurzfassung Das Hochgeschwindigkeitsfräsen ist nach wie vor eines der wichtigsten Fertigungsverfahren im Werkzeug- und Formenbau. Obwohl die Erodiertechnik im Bereich der Generatorentechnologie oder die zum Einsatz gebrachten Elektrodenwerkstoffe erheblich weiterentwickelt wurden, konnte sich die HSC-Technik zur Reduzierung der Gesamtdurchlaufzeiten weiter etablieren. Die Erweiterung der HSC-Technik auf den Bereich der Hartfräsbearbeitung birgt weitere Rationalisierungspotenziale.

Vorschau

March 21, 2017

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ZWF – Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb provides expert articles on recent developments in production engineering as well as on industrial service processes. The magazine addresses companies’ executives and specialists in research and development.
The main emphasis is put on the efficiency of production processes and cost reduction. Attention is also dedicated to manpower as being a key factor for the successful implementation of new production technology. Modern and efficient plant management increasingly requires a holistic approach, which is the canon for the editorial work of ZWF. Published in German only.
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