bluuebunny/crossref_metadata_2025 huggingface dataset:
Individuelle Fertigung durch den Einsatz von Industrierobotern*/Individual production through the use of industrial robots - Technology with the potential to revolutionize the production
Authors: Uhlmann E. Prof. , Reinkober S. , Mohnke C.
Published: June 2021

Industrie 4.0 – die Produktion der Zukunft und die flexible Herstellung kundenindividueller Produkte: Doch neben der Nutzung von cyberphysikalischen Systemen und der intelligenten Vernetzung sind es am Ende noch immer die Fertigungstechnologien und Anlagensystem, die ein Bauteil herstellen. Neben den 3D-Druckverfahren, die das Portfolio an verfügbaren Herstellungsprozessen signifikant erweitern, bietet auch der Einsatz von Industrierobotern ein großes Potenzial, die Fertigung zu revolutionieren. Sich autonom bewegende und selbst organisierende Bearbeitungsmaschinen, die jeden Schritt der Produktion an beliebigen Stellen der Herstellungskette realisieren können, erscheinen realistisch. Der Fachartikel fasst zusammen, welche Potenziale und Möglichkeiten die robotergeführte Bearbeitung bereits heute bietet und welche Hindernisse es zu überwinden gilt.

 

Industry 4.0 – Production of the future and the flexible fabrication of customized products. But beside the use of cyber physical systems and the intelligent linkage of machine tools, the manufacturing technologies and machine tools are the core of each production chain. 3D-printing technologies for example significantly expand the portfolio of production technologies. Furthermore the usage of industrial robots for machining tasks can fundamentally change today’s production. Autonomously moving and self organized machine tools based on robot guided machining seem to be possible. The article sums up the potentials and possibilities of the robot guided machining and shows the current obstacles.
Abbildung von Prozessketten in Virtual Reality/Process chain representation in virtual reality
Authors: Schumann M. , Riedel T. , Kollatsch C. , Klimant P.
Published: June 2021

Um das korrekte Zusammenspiel einzelner Elemente von komplexen Prozessketten vor ihrem realen Aufbau zu überprüfen, können diese in der virtuellen Welt erstellt werden. Durch die Visualisierung und Simulation des Prozesses ist die vorausgehende Planung kontrollier- und optimierbar. Zusätzlich kann die VR (Virtual Reality)-Darstellung für den (Re-)Designprozess sowie als Kommunikationsgrundlage zwischen verschiedenen Unternehmensbereichen als wichtige Hilfestellung dienen.

 

To validate the correct interaction between the separate elements of complex process chains before the real build-up, they can be created in the virtual world. By visualizing and simulating the processes, the preceding planning work can be checked and optimized. Additionally, the VR presentation can be used for the (re)desgin process and serve as a communication base for different functional areas, providing important assistance.
Cloudbasierte Industrierobotersteuerungen*/Cloudbased control for industrial robots
Authors: Guhl J. , Vick A. , Nguyen T. , Wassermann J. , Krüger J. Prof.
Published: June 2021

Cloudbasierte Robotersteuerungen erlauben durch die Auslagerung rechenintensiver Funktionen die einfache Integration von Mehrwertdiensten zur Programmierung und Simulation. Mit Methoden des maschinellen Lernens werden so aufgabenorientiert erstellte Roboterprogramme auf Plausibilität und Kollisionsfreiheit überprüft und mittels „Augmented Reality“ zusammen mit den geplanten Bewegungen im Kamerabild der Roboterzelle dargestellt. Ein Montageprozess zeigt das Zusammenspiel der Technologien.

 

Cloudbased robot control enables the integration of value added services. The implemented framework allows the checking of possible collisions and the feasibility of grasping processes with industrial robots. Therefore machine learning is used to evaluate information of the robots environment like the pose of the objects to grasp. Automatically analyzing those informations enables feedback for the operator whether a planned operation is possible and can be executed.
Skalierbare Automatisierung und Industrie 4.0*/Scalable automation enabled by Industrie 4.0
Authors: Greinacher S. , Echsler Minguillo F. , Häfner B. , Stricker N. , Lanza G. Prof.
Published: June 2021

Industrie 4.0 ist ein Enabler für wandlungsfähige Montagesysteme. Am Beispiel der skalierbaren Automatisierung eines Montagesystems für Elektromotoren wird der effektive Einsatz von Industrie 4.0-Konzepten und -Komponenten aufgezeigt. Exemplarisch werden die Applikation einer dezentralen Steuerung sowie ein integriertes Robotiksystem vorgestellt. Erst die Kombination der Industrie 4.0-Elemente erlaubt ein plug&produce-fähiges Montagesystem, das auf veränderte Anforderungen reagieren kann.

 

Industrie 4.0 is an enabler for changeable assembly systems. A scalable automation assembly system for electric motors exemplifies the effective use of Industrie 4.0 concepts and components. An exemplary application of a decentralized control and an integrated robotic system is presented. The combination of Industrie 4.0 elements allows a plug & produce assembly system that can adapt to varying conditions.
Technische Änderungen in der Produktion*/Engineering changes in manufacturing systems - Implementation of a physical model
Authors: Cichos D. , Aurich J. C. Prof.
Published: June 2021

Unternehmen nutzen technische Änderungen im Produktionsbereich, um bei sich ändernden Rahmenbedingungen wettbewerbsfähig zu bleiben. Für eine sachgerechte Planung wird ein Konzept zur physikalischen Modellierung dieser technischen Änderungen vorgestellt. Das Konzept liefert Informationen über die Durchführbarkeit von Arbeitsschritten und gestattet eine effiziente Planung. Damit lassen sich Planungsfehler bereits vor ihrer Ausführung entdecken und Auswirkungen auf die laufende Produktion minimieren.

 

Manufacturing companies have to implement engineering changes in manufacturing systems to be competitively viable in changing conditions. For proper planning, a concept for physical modeling of these engineering changes will be presented. The concept provides information on the feasibility of individual production steps and enables an efficient planning. Hence, planning mistakes can be detected before execution and the impact on ongoing production can be minimized.
Maschinelle Werkzeugoberflächenbearbeitung von ADI*/Mechanical treatment of ADI tools - Smoothing and hardening of austempered ductile iron
Authors: Groche P. Prof. , Stein P. , Steitz M. , Scheil J. , Müller C. Prof.
Published: June 2021

Hochfeste Tiefziehstähle und kurze Produktzyklen erfordern immer kürzere Amortisationszeiten der Werkzeuge. Daher wurden in den letzten Jahren neue Technologien zur automatisierten Oberflächenbearbeitung entwickelt. In den vorliegenden Untersuchungen wurde das Optimierungspotenzial einer Kombination aus automatisierter Oberflächenbearbeitung und lastangepasstem Werkstoff, sogenanntem Austempered Ductile Iron (ADI), ermittelt.

 

High-strength steel for deep-drawn products as well as brief product cycles require short time-to-values of tools. Thus, new technologies for automated surface treatments have been developed in the last years. Within the scope of the presented investigations, the potential for optimization of a combination of automated surface treatment and load-adjusted materials such as Austempered Ductile Iron (ADI) is examined.
Optische Schmelzüberwachung*/Optical monitoring of the melting process in an Al-melting furnace
Authors: Behrens B.-A. Prof. , Semrau H. , Sauke S.-O. , Larki Harchegani H. , Mohammadifard S.
Published: June 2021

Durch die hohen Ofentemperaturen ist der Schmelzvorgang in einem Aluminiumschmelzofen nicht durch berührende Sensoren überwachbar. Daher erforscht das IFUM die Überwachung des Schmelzvorgangs mit einem optischen Messsystem, welches die Schmelzbrücke trotz rotglühender Ofenwände aufnehmen kann. Danach arbeitet eine softwaregestützte Bildanalyse der Aufnahmen die Zustände während des Schmelzvorgangs oder die Höhenänderungen des Aluminiums heraus und detektiert Schmelzreste im Ofen auf der Schmelzbrücke, um das mit großen Energieverlusten behaftete Öffnen der Ofentür zur Ermittlung des Restaluminiums im Ofen weitestgehend zu vermeiden.

 

The melting process in a furnace cannot be monitored by contact sensors due to the high temperatures. Thus, the IFUM investigates a method for monitoring the melting process by optical sensors. An optical measuring system will monitor the fuse bridge despite the red-hot furnace walls. Next, the material state during the melting process or the change in height of the aluminum block is elaborated by an image analysis of the recordings to detect any melt residues on the fuse bridge. Thus, the opening of the furnace door to determine the amount of residual aluminum, which always causes high energy losses, can largely be avoided.
Vom Messwert über die Auswertung zum Kompetenzerwerb/From Measurement to Evaluation - Training for quality analysis of process characteristics in the Learning Factory aIE
Authors: Groß E. , Siegert J. Prof. , Burkart R. , Dinkelmann M. , Bauernhansl T. Prof.
Published: June 2021

Für die praxisnahe Fort- und Weiterbildung im Bereich der Fertigungsmesstechnik wurde für die Lernfabrik advanced Industrial Engineering (aIE) am Institut für Industrielle Fertigung und Fabrikbetrieb (IFF) der Universität Stuttgart eine neue Trainingseinheit entwickelt. Die Trainingseinheit schließt dabei die Kompetenzlücke im Bereich Fertigungsmesstechnik in Lernfabriken. Die Teilnehmenden erleben live die Bedeutung einer durchgängigen Messwerterfassung sowie die Auswertung und Weiterverarbeitung der Messwerte in der Produktion. Die Trainingseinheit kann in die bestehenden Schulungsszenarien der Lernfabrik aIE integriert oder auch als unabhängige Trainingseinheit gehalten werden. Die Lernfabrik aIE schließt damit eine weitere Lücke im Bereich der praxisnahen Aus- und Weiterbildung.

 

A new training unit has been developed for practical training in the field of production measurement technology at the Learning Factory advanced Industrial Engineering (aIE) at the Institute of Industrial Manufacturing and Management (IFF) of the University of Stuttgart. This training unit closes an expertise gap concerning production measurement technology in learning factories. In this training, participants experience the importance of an integrated process from data logging to the evaluation and processing of measured values. The training can be integrated into existing training scenarios of the Learning Factory aIE or be held as a stand-alone training. The Learning Factory aIE thus closes another expertise gap in the field of practical training.
Strahlbearbeitung von Fließpresswerkzeugen*/Abrasive blasting and shot peening of cold forging tools - Integration of abrasive blasting and shot peening in the tool making process
Authors: Andreas K. , Merklein M. Prof.
Published: June 2021

Beim Kaltfließpressen besitzt die Oberflächenbeschaffenheit des Werkzeugs einen ausgeprägten Einfluss auf das Werkzeugeinsatzverhalten. Durch die hohen Werkzeugbeanspruchungen ist in vielen Fällen die Standmenge durch Ermüdungsversagen begrenzt. Vor diesem Hintergrund wurde in diesem Fachbeitrag das Potential der Integration einer abrasiven und verfestigenden Strahlbearbeitung in den Werkzeugherstellungsprozess zur Steigerung der Werkzeugstandmenge untersucht.

 

In cold forging the surface integrity of the tool has a major influence on the tool behavior. Due to the high tool stresses, tool life is often limited by fatigue. In order to enhance tool life, the integration of abrasive blasting and shot peening in the tool making process was investigated in the current study.
Untersuchung des Einflusses der Nebenschneiden auf den Reibprozess*/Influence of secondary cutting edges on the reaming process
Authors: Abele E. Prof. , Lautenschläger N.
Published: June 2021

Präzisionsbohrungen sind aus vielen Branchen nicht wegzudenken, etwa in der Automobilindustrie oder Hydraulik-/Pneumatikbranche. Besonders bei der Serienfertigung von Komponenten des Motorblocks ist das Einbringen von Präzisionsbohrungen unerlässlich. Der Fachaufsatz beschreibt die Modellierung eines Zerspankraftmodells für die Nebenschneiden bei Mehrschneidenreibahlen.

 

Precision drilling is mandatory in many industries. Typical examples can be found in the automotive, hydraulic or pneumatic industry. Particularly within the mass production of components of the engine blocks the application of precision drilling is essential. This technical paper describes the modeling of a cutting force model for secondary cutting edge at multiblade reamers.
Ereignisbasierte Produktionsplanung und -steuerung*/Event-based production planning and control
Authors: Berger C. , Pielmeier J. , Reinhart G. Prof.
Published: June 2021

Unternehmen müssen Entscheidungen in der Produktionsplanung und -steuerung (PPS) häufig anhand unzureichender und veralteter Informationen treffen. Stets sollte eine aktuelle und transparente Sicht auf die relevanten Produktionsprozesse und Kennzahlen durch aktuelle Informationen möglich sein. Eine ereignisbasierte PPS erlaubt es, flexibel und schnell auf Veränderungen im Produktionsprozess zu reagieren. Der Fachbeitrag erläutert die Modellierung von Ereignissen sowie den Aufbau von ereignisbasierten Systemen und mögliche Anwendungsfelder einer ereignisbasierten PPS.

 

Decisions in production planning and control are often based on inadequate and obsolete data. A transparent view on the relevant production processes and key figures should be enabled. Event-based production planning and control allows responding more flexibly and quickly to changes during the production process. The present article explains the modelling of events and the structure of event-based systems and presents possible application fields for an event-based production planning and control.
Mathematische Anordnungsoptimierung und Simulation*/Mathematical layout optimization and simulation - A combined approach for layout planning
Authors: Bracht U. Prof. , Fischer A. Prof. , Krüger T.
Published: June 2021

Erfolgreiche Unternehmen müssen in einem zunehmend turbulenten Wettbewerbsumfeld eine kosteneffiziente Produktion gewährleisten, um ihre Konkurrenzfähigkeit langfristig zu sichern. Eine wesentliche Grundlage dafür stellt die räumliche Anordnung von Betriebsbereichen/-mitteln als Teilaufgabe der Fabrikplanung dar. Dieser Fachbeitrag beschreibt einen kombinierten Ansatz aus mathematischer Anordnungsoptimierung und Materialflusssimulation, um den steigenden Planungsanforderungen gerecht zu werden.

 

Due to the increasing dynamics in a competitive environment, the companies are forced to realize a cost-efficient production. The arrangement and layout of the production areas and operating materials (assets and machines) provides the basis to uphold the long-term productivity and competitiveness. Combining the mathematical layout optimization with material flow simulation is an approach to cope with the increasing requirements.
Adaptive PPS durch simulationsbasierte Optimierung*/Adaptive PPC by simulation-based optimization
Authors: Kück M. , Ehm J. , Hildebrandt T. , Freitag M. Prof. , Frazzon E. M. Prof.
Published: June 2021

Der Trend zur Fertigung individualisierter Produkte in kleinen Losgrößen erfordert hochflexible Produktionssysteme. Durch die damit verbundene Systemdynamik wird die Reihenfolgeplanung zu einem komplexen Planungsproblem. Der Beitrag beschreibt ein simulationsbasiertes Optimierungsverfahren, welches Echtzeitinformationen zur adaptiven Selektion geeigneter Prioritätsregeln verwendet. Das Potenzial des Ansatzes wird anhand eines Anwendungsfalls aus der Halbleiterindustrie demonstriert.

 

The trend to manufacturing individualized products in small-scale series demands highly flexible production systems. Because of the dynamic nature of such production systems, scheduling becomes a complex planning problem with frequent need for rescheduling. This article describes a data-driven simulation-based optimization approach using real-time information for adaptive job shop scheduling. The potential of the approach is demonstrated by a use case from semiconductor industry.
Schwingungsphänomene beim Verzahnungshonen*/Vibration phenomena during gear honing
Authors: Brecher C. Prof. , Kiesewetter C. , Kampka M. , Epple A.
Published: June 2021

Die theoretische Leistungsfähigkeit von Verzahnungshonmaschinen lässt sich häufig aufgrund selbsterregter Schwingungen und Abweichungen von der vorgeschriebenen Verzahnungsqualität nicht vollständig ausnutzen. Bislang existieren kaum Untersuchungen für die dynamische Prozess-Maschine-Interaktion beim Verzahnungshonen. Im Fachbeitrag werden daher instabile Bearbeitungsprozesse an einer Verzahnungshonmaschine untersucht.

 

The theoretical productivity of gear honing machines often cannot be fully utilized because of self-excited vibrations and deviations of the required geometric quality of gears. However, so far there is almost no scientific research on the dynamic process-machine-interaction for gear honing. This article deals with the investigation of unstable machining operations in a gear honing machine.
Werkstückerwärmung für das Thixoforming*/Heating workpieces for Thixoforming - Using inductor as sensor for monitoring the heating process of semi-solid material
Authors: Uphoff J. , Lechler A. , Verl A. Prof.
Published: June 2021

Das Thixoforming nutzt bei der Formgebung besondere Materialeigenschaften zur Herstellung metallischer Bauteile. Die verwendeten Legierungen müssen dazu in den sogenannten teilflüssigen Bereich erwärmt werden. Das Einstellen des geforderten Fest-Flüssig-Verhältnisses stellt besondere Anforderungen an die Erwärmung. Betrachtet werden verschiedene Messverfahren, welche die Induktorspule bei der induktiven Erwärmung als Sensor nutzen.

 

Thixoforming uses specific material properties for shaping metal workpieces. For this purpose, the alloys need to be heated to the so-called semi-solid state. The adjustment of the desired semi-solid fraction imposes high requirements on the heating process. Various measurement principles, which use the inductor-coil as a sensor in inductive heating processes, are presented.
Spanende Bearbeitung mit Industrierobotern*/Milling with industrial robots - Model-based planning assistant for robot processes
Authors: Brecher C. Prof. , Lienenlüke L. , Obdenbusch M.
Published: June 2021

Durch technische Errungenschaften in der Industrierobotik ergeben sich Potentiale für neue Applikationen. In Kombination mit einem geringen Verhältnis von Investitionskosten pro Arbeitsraum ist insbesondere die Bearbeitung zunehmend wirtschaftlich. Allerdings weisen Roboter hinsichtlich Genauigkeit und Steifigkeit bisher Nachteile auf. Der Fachbeitrag beschreibt eine Methode zur modellgestützten CAM-NC-Planungsassistenz für die automatisierte Parametrierung roboterbasierter Bearbeitungsprozesse.

 

The machining sector is increasingly making use of industrial robots to benefit from high flexibility and low investment costs in relation to the installation area. However, low absolute accuracy and low stiffness prevent the breakthrough in industry. This paper describes a method developed at the WZL chair of machine tools, which enables model-based planning assistance for automated parameterization of robotic manufacturing processes.
Steigerung der Energieeffizienz von Fabriksystemen*/Increasing the energy efficiency of factory systems - A method to identify suitable measures in factory planning
Authors: Krones M. , Müller E. Prof.
Published: June 2021

Die aktuellen ökologischen und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen geben der Energieeffizienz für Industrieunternehmen eine hohe Bedeutung. Der Fachbeitrag beschreibt eine Methode, mit welcher sich unmittelbar geeignete Energieeffizienzmaßnahmen im Rahmen der Fabrikplanung ableiten lassen. Die Vorteile der Methode liegen insbesondere in der schnellen Generierung von Lösungsansätzen und in der qualitativen Betrachtung, sodass keine Daten zum Energieverbrauch benötigt werden.

 

Ecological and economic aspects lead to an increasing importance of energy efficiency for industrial enterprises. This paper describes a method that supports the identification of energy efficiency measures during factory planning. The main advantages of the method are to quickly generate solution approaches and to describe the factory system qualitatively, which eliminates the necessity of acquiring energy consumption data.
Keramische Schneidstoffe im unterbrochenen Schnitt*/Ceramic cutting materials in interrupted cutting - Investigation on the suitability of ceramics as cutting material for sawing processes in the use case of cast iron
Authors: Schumpp F. , Schneider M. , Mayer T. , Becker D.
Published: June 2021

Der Beitrag behandelt experimentelle Untersuchungen zum Einsatz von keramischen Schneidstoffen für Sägeanwendungen. Im Fokus steht ein Modellversuch, um die Belastungen des unterbrochenen Schnitts, die beim Sägen auftreten, auf Drehverfahren zu übertragen. Die Motivation liegt hierbei in der einfachen Versuchsdurchführung, da wenige Schneiden und Werkzeuge ausreichen, um Aussagen treffen zu können. Als Beispielanwendung kommt Gusseisen als Werkstückwerkstoff zur Anwendung.

 

Subject of this study are the results of an analysis on the potential of ceramic cutting materials for interrupted-cut applications focusing on sawing processes. The applied machining model shall facilitate an accelerated and simplified qualification of the cutting material. Cast iron was used as application for the tests.
3D-Binder-Jetting von Hartmetallen
Authors: Pötschke J. , Berger C. , Richter H.-J. , Moritz T.
Published: June 2021

Hartmetalle zeichnen sich durch ein einzigartiges Eigenschaftsbild aus. Sie besitzen eine hohe Härte bei einer guten Bruchzähigkeit und kommen wegen ihrer Eigenschaften oft bei Schneid- und Formgebungsanwendungen zum Einsatz. Additive Fertigungsverfahren wie das 3D-Binder-Jetting können helfen, deren Herstellung kostengünstiger zu gestalten.
Kantenpräparation durch Formschleifprozesse*/Cutting edge preparation by form grinding
Authors: Uhlmann E. Prof. , Bruckhoff J.
Published: June 2021

Angesichts steigender Anforderungen an Zerspanwerkzeuge nimmt die Schneidkantenpräparation einen immer größer werdenden Stellenwert ein, da sich so die Standzeit von Zerspanwerkzeugen erhöhen lässt. Die bisher eingesetzten Präparationsverfahren eignen sich meist nur für einfache Verrundungen an der Schneidkante. In umfangreichen Untersuchungen wurde die Eignung von Formschleifprozessen zur Herstellung definierter Schneidkantenmikrogeometrien anhand von Arbeitsergebnissen analysiert.

 

Due to increasing demands on cutting tools cutting edge preparation has a high priority because it influences the tool life. Current cutting edge preparation processes can only generate simple roundings on the cutting edge. By extensive investigations the suitability of form grinding processes for the production of defined microgeometries on the cutting edge was analysed.
Bürstspanen von Profilen*/Brushing of profiles - Integrated surface finishing of profiles with brushes
Authors: Uhlmann E. Prof. , Sommerfeld C. , Renner M. , Baumann M.
Published: June 2021

Für die Finishbearbeitung funktionaler Oberflächen an Profilen werden in aller Regel Spezialmaschinen benötigt. Neue Erkenntnisse zum Fertigungsverfahren „Bürstspanen“ zeigen, dass eine wirtschaftliche Finishbearbeitung von Profilen mit den Maschinensystemen der vorhergehenden Fertigungsprozessschritte durchgeführt werden kann. Dazu wurde eine Bürstenart ausgewählt und der Bearbeitungsprozess entsprechend ausgelegt. Die Bewertung der Prozessparameter erfolgte hinsichtlich Produktivität und erzielbarer Oberflächengüte.

 

The surface finishing of profiles generally requires special machines. A new research in brushing shows that it is possible to accomplish the finishing process for profiles economically on available machine tools. For this purpose, a process was designed where a brush type was selected and process parameters were evaluated in regard to the productivity and the achievable surface quality.
Industrie 4.0 – neue Antworten auf die Fragen der Produktion von morgen
Authors: Fleischer J. Prof.
Published: June 2021

Die Vernetzung von intelligenten Sensoren, Komponenten, Maschinen und Menschen im Rahmen von Industrie 4.0 ermöglicht es, Produktionsprozesse nicht mehr rein punktuell, sondern zunehmend ganzheitlich zu betrachten. Die Nutzung einer umfassenden Vernetzung, etwa von Produktionsanlagen oder Werkzeugmaschinen, wird durch sinkende Kosten für Datenverarbeitung oder Datenspeicherung auch wirtschaftlich immer attraktiver. So erschwerten Elektronikpreise in der Vergangenheit die kostengünstige Erfassung, Speicherung und Verarbeitung von Daten. Heutige Computer oder Sensoren bieten dagegen Funktionen, die vor wenigen Jahren noch undenkbar oder zumindest unbezahlbar gewesen wären.
Intelligente Produktionsplanung und -steuerung/Intelligent production planning and control - Learning optimal decisions
Authors: Kuhnle A. , Kuttler M. , Dümpelmann M. , Lanza G. Prof.
Published: June 2021

Moderne Produktionstechnik liefert schon heute eine Vielzahl an Prozess- und Produktdaten. Diese werden häufig nur zur effizienten Steuerung von Maschinen verwendet. Weitergehende Ansätze des Advanced Analytics finden vor allem bei kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) bisher kaum Anwendung. Der Beitrag zeigt und diskutiert generelle Einsatzmöglichkeiten und Potentiale von Advanced Analytics in Bezug auf ein effizientes Produktionsmanagement.

 

Modern production systems and technologies enable users to gather a wide variety of process and production data. These data are often only used for controlling machinery. Especially in small and medium sized enterprises the application of advanced analytics can be hardly found to seize the full potential of the gathered data. This paper discusses possible applications of advanced analytics and the potentials towards an efficient production management.
Simulationsmodell zur Temperaturbestimmung beim Bohren*/Simulation model to determine temperature during drilling - Analytical simulation of temperature distribution during axial near-surface drilling
Authors: Volz M. , Abele E. Prof. , Donig F.
Published: June 2021

Ziel ist die simulative Bestimmung der Temperatur beim axial-oberflächennahen Bohren. Dazu wird ein analytisches Simulationsmodell mit dem Ansatz von Carslow und Jaeger implementiert. Es werden Randbedingungen für adiabate Werkstückoberflächen definiert, um die Auswirkungen auf die Temperaturverteilung zu simulieren. Das Simulationsmodell wird anhand experimenteller Bohrversuche unter Verwendung der Infrarot-Thermographie validiert, um anschließend den Temperaturverlauf im Werkstück zu simulieren.

 

An analytical simulation model based on the approach of Carslow and Jaeger is used to calculate the temperature field during drilling. In this case, the workpiece surface boundary condition is constrained to be adiabatic. The simulation model is validated by experimental data by means of infrared thermography. Finally, the simulation model is used to calculate the temperature during axial near-surface drilling.
Data Mining zur Nacharbeitsdauerprognose*/Data Mining-based forecasting of rework duration - Predictive rework control and work process optimization in the automotive assembly
Authors: Krzoska S. , Eickelmann M. , Schmitt J. , Deuse J. Prof.
Published: June 2021

Der Fachbeitrag zeigt am Beispiel der Nacharbeitssteuerung und Arbeitsprozessoptimierung in der Automobilmontage, wie produkt- und prozessbezogene Qualitätsdaten durch den Einsatz von Data Mining-Methoden analysiert sowie effizient genutzt werden können. Dazu wurden Daten aus Manufacturing-Execution-Systemen (MES) mithilfe von Regressionsbäumen zur Entwicklung einer fahrzeugspezifischen Nacharbeitsdauerprognose ausgewertet. Das grundlegende Data Mining-Konzept sowie die Pilotierungsergebnisse werden nachfolgend dargestellt.

 

The article shows at the example of rework control and operating process optimization in the car assembly how recorded product- and process-related quality data can be analyzed and used efficiently by using Data Mining-methods. With data from MES-systems regression trees were built for a vehicle-specific rework duration forecast. The basic concept and validation results will be presented below.
Das Beste aus beiden Welten*/Best of both worlds
Authors: Müller R. Prof. , Schirmer L.
Published: June 2021

Für die Analyse von Abweichungen in der Montage werden kausale und statistische Methoden genutzt. Beide Ansätze haben Vor- und Nachteile: Kausale, anwenderzentrierte Methoden identifizieren nicht alle Zusammenhänge zuverlässig. Statistische Methoden zeigen nur Korrelationen. Außerdem sind selten alle Daten für valide Aussagen vorhanden. Abhilfe gibt die Kombination der beiden Ansätze. Dieser Beitrag kombiniert den Key Characteristic Flowdown mit Hypothesentests und Regressionsanalysen.

 

For analyzing deviations in the assembly process, both causal and statistical methods are used. The two approaches have significant disadvantages: causal, user-centered methods do not reliably identify every relationship. Statistical methods only show correlations. Moreover, sufficient data for valid results is not always available. The combination of both approaches can help. This paper combines the key characteristic flowdown with hypothesis testing and regression analysis.
Mensch-Maschine-Interaktion: Chancen & Konflikte*/Human-machine interaction: opportunities and conflicts - Survey to assess opportunities and conflicts in human-machine interaction
Authors: Groß E. , Kärcher S. , Wilden P. , Siegert J. , Bauernhansl T. Prof.
Published: June 2021

Vorgestellt werden Ergebnisse einer Onlineumfrage unter produzierenden Unternehmen des Maschinenbaus sowie der Automobilindustrie und deren Einschätzung zu potenziellen Chancen und Konflikten der Mensch-Maschine-Interaktion. Die Ergebnisse liefern zudem einen Einblick in den aktuellen Stand sowie den zukünftigen Bedarf der Mensch-Maschine-Interaktion in produzierenden Unternehmen.

 

The article presents the results of a survey among manufacturing companies from the mechanical engineering and automotive industry including how they assess the opportunities and conflicts in human-machine interaction. Moreover, the results provide an insight into the status quo and future demands on human-machine interaction in companies.
Drehen mit Niobcarbid-basierten Werkzeugen*/Turning with niobium carbide based tools – Wear investigations of niobium carbide in comparison to tungsten carbide on iron-based materials
Authors: Uhlmann E. Prof. , Kropidlowski K. , Hinzmann D. , Meier P. , Prasol L. , Woydt M.
Published: June 2021

Niobcarbid (NbC) stellt aufgrund vorteilhafter Eigenschaften, wie zum Beispiel eine geringe Diffusionsneigung, in der Zerspanung eine vielversprechende Alternative zu konventionellen Schneidstoffen wie Wolframcarbid (WC) dar. Als Substitution der Hartstoff-Phase WC im Hartmetall wird NbC in der trockenen Drehbearbeitung von eisenbasierten Werkstoffen untersucht. Diesbezüglich wurden zwei NbC-Substrate mit WC hinsichtlich ihres Werkzeugverschleißes quantitativ verglichen. Im Gegensatz zu WC-Werkzeugen wird das Potential von NbC bei zunehmender Schnittgeschwindigkeit vc durch eine steigende Prozessstabilität deutlich.

 

Due to its advantageous properties, such as a low diffusion tendency, niobium carbide (NbC) represents a promising alternative to conventional cutting materials such as tungsten carbide (WC) in machining operations. As a substitution of WC in carbide substrates, NbC is tested in dry turning of iron-based materials. In this regard, two different NbC substrates are compared to WC. In contrast to WC tools NbC shows its potential of an increased process stability at higher cutting speeds vc.
Spanungsquerschnittmodell für Bohrprozesse*/Undeformed Chip Cross-Section Model for Drilling Processes - Effects of lateral and torsional vibrations on the chip cross-section during drilling
Authors: Volz M. , Abele E. Prof.
Published: June 2021

Im Rahmen dieses Artikels wird ein Spanungsquerschnittmodell für den Bohrprozess mit einem zweischneidigen Wendelbohrwerkzeug vorgestellt. Das Modell ermöglicht die Simulation von Schwingungen während des Bohrprozesses mit dem Ziel, die Auswirkungen auf die Bohrungsmantelfläche, Kreisform und Spanungsquerschnittsfläche zu untersuchen. Im Rahmen einer Parameterstudie werden unterschiedliche Lateral- und Torsionsschwingungen einzeln und überlagert simuliert und die Auswirkungen auf den Spanungsquerschnitt sowie auf den Bohrprozess diskutiert.

 

Within the scope of this article, an undeformed chip cross-section model for a drilling process with a two-edged helical drilling tool is presented. The model allows the simulation of vibrations during the drilling process with the aim of investigating the effects on the bore surface area, circular shape and cross-section area. In a parameter study, different lateral and torsional vibrations are simulated individually and then superimposed. Further, the effects of these vibrations on the undeformed chip cross-section and consequently on the drilling process are discussed.
Prozessgrenzen beim Honen thermischer Spritzschichten*/Process limits in honing of thermal spray coatings
Authors: Dröder K. Prof. , Hoffmeister H.-W. , Mahlfeld G. , Bobzin K. Prof. , Öte M. , Königstein T. , Wank A. , Schläfer T. , Wessler T.
Published: June 2021

Der Einsatz neuer Beschichtungswerkstoffe erfordert die Untersuchung des Honprozesses hinsichtlich Produktivität und Oberflächenqualität. Für den neuen Beschichtungswerkstoff FeCrBMn sind in Versuchen die Einflüsse der Prozessparameter auf das Zeitspanvolumen, den Werkzeugverschleiß und die Oberflächenqualität erarbeitet worden. Die Ergebnisse zeigen die Möglichkeiten für hohe Zeitspanvolumen und die erreichbaren Oberflächenqualitäten beim Honen der neuen Beschichtung FeCrBMn auf.

 

The use of new coating materials requires the investigation of the honing process with regard to productivity and surface finish quality. In experiments, the influence of the process parameters on the material removal rate, tool wear and surface quality was investigated. The results indicate the potential to achieve high material removal rates and good surface qualities by honing of the novel FeCrBMn coating.
Rekonfiguration von Produktionsnetzwerken*/Planning of reconfigurable production networks
Authors: Atug J. , Braunreuther S. , Reinhart G.
Published: June 2021

Starke Nachfrageschwankungen insbesondere in der auftragsbezogenen Produktion sowie die Forderung nach kürzeren Lieferzeiten und höherer Termintreue führen zu erhöhten Anforderungen an die zukünftige Produktion. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, bedarf es dynamischer Produktionsnetzwerke. In diesem Fachbeitrag wird eine Methode zur kurzfristigen Anpassung von Produktionsnetzwerken durch Rekonfiguration in der auftragsbezogenen Produktion vorgestellt.

 

Increasing demand volatility in order-based production as well as the need of shorter delivery times and high adherence to schedules leads to high requirements of the future production. To meet these essential requirements dynamic production networks are needed. In this technical contribution a production planning approach of short-term reconfiguration of production networks in the order-based production is given.
Transparenzmessung in der Produktionslogistik*/Transparency measurement in production logistics
Authors: Kluth A. , Kübler P.
Published: June 2021

Produktionslogistische Systeme sind durch zahlreiche, verknüpfte Abläufe komplex und unübersichtlich. Oft fehlt die Transparenz, um Entscheidungen zielgerichtet treffen zu können. Vor dem Hintergrund steigender Herausforderungen und der zunehmenden Möglichkeiten an transparenzverbessernden Maßnahmen stellt sich die Frage des geeigneten Transparenzmaßes. Mit der folgenden Methode kann die Transparenz aufwandsarm gemessen und geeignete Maßnahmen abgeleitet werden, um diese zu erhöhen.

 

Production logistics systems are complex and intransparent due to numerous, linked processes. Without transparency it is hard to take the right decisions. In view of the increased opportunities to improve transparency in production systems and the given challenges, the question of the appropriate degree of transparency arises. The following method allows measuring transparency with litte effort and finding appropriate measures to increase it.
Einfluss von Strukturkomponenten aus Zementbeton*/Influence of components made of cement concrete
Authors: Brecher C. Prof. , Kiesewetter C. , Schmidt S. , Epple A.
Published: June 2021

Werkzeugmaschinen werden vorwiegend aus Stahl oder Gusseisen hergestellt. Zur Kostenreduktion und Verbesserung des dynamischen Verhaltens der Maschinen existieren jedoch auch Bestrebungen, alternative Werkstoffe – zum Beispiel Zementbeton – im Werkzeugmaschinenbau einzusetzen. Dieser Fachartikel stellt die Ergebnisse messtechnischer Untersuchungen an einer am WZL konstruierten Miniaturmaschine mit zwei Strukturkomponenten aus Zementbeton vor.

 

Machine tools are predominantly produced out of steel or cast iron. In order to reduce costs and improve the dynamic behavior of the machines, there are also efforts to utilize alternative materials such as cement concrete in machine tool constructions. Therefore, this article presents the results of experimental investigations of a miniature machine designed at the WZL with two structural components made of cement concrete.
Wertstromorientierte Informationsbedarfsanalyse/Identifying need of assistance in manufacturing
Authors: Keller T. , Akin M. , Metternich J.
Published: June 2021

Die Diversifikation von Produkten erhöht die Komplexität in der Produktion. Dadurch steigen die Anforderungen an die MitarbeiterInnen. Bei Produktionsprozessen mit menschlicher Beteiligung ist eine Steigerung der Leistungsfähigkeit der MitarbeiterInnen, und damit auch des Prozesses, durch den Einsatz digitaler Assistenzsysteme möglich. Dieser Artikel beschäftigt sich mit der Entwicklung einer Methode zur Identifikation von Einsatzmöglichkeiten digitaler Assistenz entlang des Wertstroms.

 

The diversification of products increases the complexity of manufacturing processes, leading to more demanding jobs. Regarding complex processes involving humans, it is possible to increase the performance of employees through digital assistance, which leads to more efficient processes. This article covers the use and development of a method to identify possible applications of digital assistance along the value-stream.
Fertigungsplanung und -steuerung für die vernetzte Produktion von morgen*/Production planning and control for the networked production of tomorrow
Authors: Denkena B. , Dittrich M. , Jacob S. , Uhlich F.
Published: June 2021

Der anhaltende Trend zur Produktindividualisierung stellt für Unternehmen eine große Herausforderung dar. Insbesondere der Reaktionsfähigkeit der Fertigung kommt eine zunehmende Bedeutung zu. Zugleich stellt sich die Frage nach dem optimalen Betriebspunkts einer vernetzten Produktion. Eine effektive Analyse und Verarbeitung von Fertigungsdaten kann das hierfür benötigte Wissen bereitstellen. In diesem Artikel wird gezeigt, wie mit diesem Wissen eine vernetzte Produktion unter Verwendung lernender Prozessmodelle geplant und gesteuert werden kann.

 

Companies are particularly challenged by the trend towards individualized products. As a result, the ability of a production system to react on short notice becomes increasingly more important. Identifying the optimal operating point of a cross-linked production is a major challenge. Effective analysis and processing of manufacturing data can provide the required knowledge. This article shows how the knowledge can be used to plan and control a cross-linked production using learning process models.
Steuerung von Supply Chains durch Qualitätsevents*/Conrolling supply chains by quality events
Authors: Sommerfeld D. , Teucke M. , Freitag M.
Published: June 2021

Umweltbedingungen wie Hitze, Feuchtigkeit oder Stoß können beim Transport von sensiblen automobilen Komponenten, wie zum Beispiel Steuergeräten, Qualitätsdefekte verursachen. Produktbegleitende Sensoren können solche qualitätsrelevante Ereignisse laufend erfassen und weiterleiten. Das erlaubt eine zeitnahe Reaktion, zum Beispiel die sofortige Nachbestellung defekter Teile während des Transports. Eine ereignisorientierte Simulationsstudie zeigt, dass die Liefertreue erhöht und Lagerbestandsschwankungen verringert werden können.

 

Environmental conditions such as heat, humidity or shock can cause quality defects in automotive components like electronic control units during transport. Mobile sensors accompanying these components can measure and communicate such quality-relevant events. This allows for timely reaction, e.g. the immediate reorder of defect goods that are still en route. A discrete-event simulation shows that this improves delivery reliability and reduces stock fluctuations.
Vorschubantrieb für unstetige Bewegungsprofile*/Feed Drive for Discontinuous Profiles. Concept for motion generation in feed drives using an inertia-based momentum actuator
Authors: Zahn P. , Lechler A. , Verl A.
Published: June 2021

Das dynamische Verhalten von Vorschubantrieben hat wesentlichen Einfluss auf Qualität und Produktivität. Dabei sind konstante Bahngeschwindigkeit und eine möglichst kleine Abweichung der Bahn an Satzübergängen konträre Zielgrößen. Dieser Beitrag beschreibt ein neuartiges Antriebskonzept mit einem Zusatzaktor, welcher durch Impulseintrag das Verhalten einer Vorschubachse für unstetige Sollwertprofile verbessern kann. Anhand einer Mehrkörpersimulation wird das Prinzip demonstriert und beispielhaft experimentell verifiziert.

 

The dynamic behavior of feed drives is strongly influencing quality and productivity. However, a constant path velocity and a small contour deviation are contrary design targets. This paper shows a novel drive concept using an additional actuator. By introducing an additional momentum, the behavior of the feed drives can be improved for discontinuous path profiles. Based on a multibody simulation, this principle is presented followed by an experimental verification.
Höchste Genauigkeit für die 5-Achs-Bearbeitung
Authors: Behrens J. , Kölsch S.
Published: June 2021

Das Fraunhofer IPT hat eine neue Technologie für die Kalibrierung von 5-Achs-Bearbeitungszentren entwickelt und zusammen mit dem Maschinenhersteller OPS Ingersoll Funkenerosion getestet. Die Genauigkeit einer Versuchsmaschine konnte dadurch um mehr als 70 % gesteigert werden. Da meist alle erforderlichen Messmittel bereits beim Nutzer der Maschine vorhanden sind, kann die Messwertaufnahme weitestgehend automatisiert ablaufen. So lässt sich erstmals der bisher kostspielige Prozess der Maschinenkalibrierung als effizienter Remote Service umsetzen. Das Fraunhofer IPT stellt Unternehmen dafür die im eigenen Haus entwickelte digitale Analyse-Plattform „www.checkpoint5.de“ bereit.
Nachgiebigkeitsverhalten von Industrierobotern*/Static compliance behavior of industrial robots
Authors: Karim A. , Jäger J. , von Podewils C. , Verl A.
Published: June 2021

Dieser Beitrag befasst sich mit der experimentellen Untersuchung des statischen Nachgiebigkeitsverhaltens von Industrierobotern (IR). Die durchgeführten Messungen zeigen die ausgeprägte Posenabhängigkeit des IRs und die deshalb notwendige experimentelle Ermittlung der Steifigkeitsparameter auf.

 

This paper deals with the experimental investigation of the static compliance behavior of industrial robots (IR). The measurements carried out show the distinct pose-dependency of IR and the necessary experimental determination of the stiffness parameters.
Entwicklung eines Hochtemperatur-Bulgetests*/Development of a high-temperature bulge test – Enhanced material testing for hot sheet metal forming
Authors: Braun A. , Matthiesen G. , Hirt G.
Published: June 2021

Das Presshärten von Stahl ermöglicht der Automobilindustrie die Herstellung von hochfesten Bauteilen mit vergleichsweise komplexen Geometrien. Vor allem crashrelevante Bauteile werden häufig pressgehärtet. Durch Umformsimulationen können Presshärteprozesse schnell und kostengünstig ausgelegt werden, wenn genaue Materialdaten vorliegen. Daher wurde im Rahmen des IGF-Projekts 19229 N ein Bulgetest entwickelt, welcher eine Materialprüfung unter den Bedingungen des Presshärtens ermöglicht.

 

Hot-stamping of steel enables the automotive industry to produce high-strength components featuring complex geometries. Especially crash relevant components are often hot-stamped. While forming simulations enable the exact and cost-efficient design of hot-stamping processes, they require exact material data. Therefore, a bulge test has been developed within the IGF project 19229 N, which enables material testing under hot-stamping conditions.
In-Situ-Kraftmessung bei variablen Werkzeugwinkeln*/In-situ force measurement with variable tool angles – Measurement of process forces directly behind the cutting edge: enabler for optimized milling tools
Authors: Uhlmann E. , Uhlemann S. , Kochan J.
Published: June 2021

Werkzeugentwicklungen sind von iterativen Anpassungen und aufwendigen Versuchsreihen mit einer Vielzahl von Prototypen geprägt. In einem Forschungsprojekt wurde ein sensorisch instrumentiertes Fräswerkzeug mit verstellbaren Schneiden entwickelt und mittels SLM (Selective Laser Melting) aufgebaut. Mit dieser Entwicklung liegt ein Instrument vor, das im Fräsprozess unmittelbar an den Schneiden Belastungen erfassen kann und durch nachgestellte FEM (Finite Elemente Methode)-Analysen und Optimierungsroutinen ein enormes Potenzial für die Auslegung optimierter Werkzeuggeometrien bietet.

 

Tool developments are characterized by iterative tool adaptations and complex test series with a large number of prototype tools. As part of a research project, a sensorically instrumented milling tool with adjustable cutting edges was developed and constructed using SLM. This makes an instrument available to detect loads directly at the cutting edges during the milling process, offering enormous potential for the design of optimized tool geometries through simulated FEM analyses and optimization routines.
Orts- und aufgabenflexibler Einsatz von Leichtbaurobotern in der Montage*/Flexible use of lightweight robots for varying assembly locations and tasks
Authors: Linsinger M. , Stecken J. , Kutschinski J. , Kuhlenkötter B.
Published: June 2021

Leichtbauroboter (LBR) bieten die Chance, die Montage effizienter zu gestalten. Allerdings ist der Wechsel von Montageaufgaben bei Robotersystemen insbesondere aufgrund des variantenbezogenen Programmieraufwandes sehr zeitintensiv. Der Beitrag beschreibt ein Konzept zum orts- und aufgabenflexiblen Einsatz von LBR, der durch ein AutomationML-basiertes Bewertungs- und Ansteuerungsprinzip den Aufgabenwechsel deutlich effizienter gestalten kann. Die Umsetzung des Konzepts erfolgt am Beispiel der Klemmenleistenmontage.

 

Lightweight robots (LWR) offer the opportunity to make assembly more efficient. However, it is very time-consuming to change assembly tasks for robot systems, mainly because of the programming effort for specific variants. The article describes a method for the flexible use of LWR in different locations and tasks, making the change much more efficient by AutomationML-based evaluation and control. The method is exemplified on terminal block assembly.
Mensch-Maschine-Schnittstelle am Montageplatz*/Human-machine-interface at the workstation – Concept and prototype of an adaptive interface between worker and smart workplace
Authors: Teubner S. , Lehleiter K. , Knubben E. , Reinhart G.
Published: June 2021

Der Beitrag beschreibt das Konzept einer Mensch-Maschine-Schnittstelle für manuelle Montagearbeitsplätze. Dabei wurden die drei Gestaltungsfelder Inhalt, Adaption und Interaktion betrachtet und unter den Aspekten Ergonomie, Montageführung und Motivation ausgestaltet. Die Erarbeitung des Konzepts wurde von einer Fokusgruppe, Experteninterviews sowie einem Prototypen und einer Probandenstudie begleitet und abgesichert.

 

This contribution describes a concept of a human-machine-interface for manual assembly workplaces. We look at three areas, namely content, adaption, and interaction, and suggest a design taking into consideration ergonomics, assembly guidance, and motivation. The development of the concept is backed by a focus group, expert interviews as well as a prototype, and a study with test persons.