bluuebunny/crossref_metadata_2025 huggingface dataset:
Die PPS für eine energieflexible Fabrik*/Energy-flexible production planning and control
Authors: Schultz C. , Keller F. , Braunreuther S. , Reinhart G. Prof.
Published: June 2021

Unternehmen, die ihren Energiebedarf gezielt am Energieangebot beziehungsweise den aktuellen Strompreisen ausrichten, können schon heute Energiekosten sparen und zur Stabilisierung der Stromnetze beitragen. Der Fachartikel zeigt auf, welche Datengrundlage ein produzierendes Unternehmen für einen flexiblen Energieeinsatz schaffen muss. Ausgehend von Anforderungen der energieorientierten Produktionsplanung und -steuerung wird dargestellt, wie die Datenerhebung, -auswertung und -nutzung gestaltet werden.

 

Companies which specifically align their energy demand with energy supply or current prices, can already save energy costs and contribute to the stabilization of the power grid. This article points out which data foundation a manufacturing company needs to create for a flexible use of energy. Based on requirements of energy-oriented production planning and control it is shown how the collection, analysis and use of this data can be organized.
Plattformunabhängige NC-Kernerweiterung*/Platform-independent NC-core extensions
Authors: Brecher C. Prof. , Berners T. , Obdenbusch M.
Published: June 2021

Einige Steuerungen von Werkzeugmaschinen gestatten es, durch NC (Numerical Control)-Kernerweiterungen auf Signale und Daten in Echtzeit zuzugreifen und diese zu manipulieren. Die Entwicklung der NC-Kernerweiterung ist jedoch geprägt von einer fehleranfälligen Phase der Programmierung. Es wird eine Methode vorgestellt, die einen Ansatz der modellgetriebenen Softwareentwicklung beschreibt, um schnell und zuverlässig NC-Kernerweiterungen am Beispiel der Regelung von Vorschubachsen zu entwickeln.

 

Some control systems of machine tools provide the opportunity to access signals and data by NC-core extensions in real time. Typical for the development of NC-core extensions is an error-prone phase of programming. This article presents a method which uses an approach of model-based software development to quickly generate reliable NC-core extensions. The method is exemplified by position control on feed drives.
Digitale Absicherung einer Decklackierkabine*/Numerical simulation of an automotive paint booth
Authors: Bracht U. Prof. , Ritz V.
Published: June 2021

Numerische Simulationsmethoden sind für effiziente und kostengünstige technologische Prozesse in der Automobilindustrie unverzichtbar geworden. Die digitale Abbildung komplexer Fertigungsprozesse gestattet es, Anlagenkonzepte frühzeitig zu bewerten. Diese Arbeit beschreibt eine Methode zur numerischen Simulation einer Decklackierkabine in der Automobilindustrie. Die vorgeschlagenen Modelle werden anhand von Mess- sowie Simulationsergebnissen validiert.

 

Numerical simulations are essential for efficient und economic concept development. Digital procedures for modelling complex production processes offer validations of technical facilities at an early stage. This work introduces a method for numerical simulation of an automotive paint booth. Presented applications are validated by use of measurements and simulation results.
Dünnschichtige Heizungen auf Basis von Kohlenstoff-Nanoröhren
Authors: Nemec D. , Sahakalkan S. , Gerten A. , Schesler S.
Published: June 2021

Elektrische Heizungen kommen in nahezu allen Bereichen unseres Lebens zum Einsatz. Meistens geben diese Wärme mithilfe von metallischen Drähten, gedruckten Metallbahnen oder Graphitschichten ab. Wichtige Voraussetzung für die eingesetzten Materialien ist ihre elektrische Leitfähigkeit. Beim Stromfluss wird die elektrische Energie durch Zusammenstöße der Elektronen nach dem Jouleschen Gesetz in Wärme umgewandelt.
KSS-Zufuhr beim Schleifen*/Fluid supply in grinding - Increasing efficiency and performance
Authors: Kolkwitz B. , Eckebrecht J. , Heinzel C. Prof. ,   Geilert. P.
Published: June 2021

Aktuelle Forschungsarbeiten zeigen, dass sich durch eine effektive KSS (Kühlschmierstoff)-Versorgung verbesserte Zerspanbedingungen erreichen lassen. Folglich reduziert sich die thermo-mechanische Belastung und die Prozessleistung kann erhöht werden. Darüber hinaus sinkt aufgrund strömungsoptimierter KSS-Düsen und einer geringeren KSS-Fördermenge der Energieverbrauch. Infolgedessen sind die KSS-Anlagen kleiner dimensionierbar. Somit lässt sich die Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit signifikant steigern.

 

Current research activities have shown that an effective fluid supply improves the chip removal conditions. In consequence, thermo-mechanical loads affecting the workpiece material can be decreased at increasing productivity. Furthermore, the energy consumption can be reduced due to flow optimized fluid supply nozzles and minimized fluid flow rates. As a result fluid supply systems can be downsized and significant increase of energy and economic efficiency can be obtained.
Definiertes Kantenrunden durch Strömungsschleifen*/Accurately defined edge rounding by abrasive flow machining
Authors: Uhlmann E. Prof. , Roßkamp S.
Published: June 2021

Die Feinbearbeitung von innenliegenden Werkstückkanten ist nur mit wenigen Fertigungsverfahren möglich. Nun liegen neue Erkenntnisse zu den Potentialen des Strömungsschleifens in dieser Bearbeitungsaufgabe vor. So zeigt dieser Fachbeitrag einerseits die Qualifizierung gerundeter Kanten hinsichtlich der beiden Größen Radius und Form, andererseits werden Ergebnisse aus technologischen Untersuchungen zum Einfluss der Bearbeitungsparameter auf die Kantenrundung vorgestellt.

 

Only a few machining methods are suitable for finishing edges inside workpieces. Now there are new findings about the potentials of abrasive flow machining in this assignment. On the one hand the qualification of edges in regard to radius and shape will be outlined in this technical contribution. On the other hand the results of technological investigations about the influence of machining parameters on edge rounding will be presented.
Integrative Fertigungs- und Prüfplanung*/Integrative technology and inspection planning - Approach for a cost-optimized technology and inspection planning of medical products
Authors: Klocke F. , Müller J. , Mattfeld P. , Stauder J.
Published: June 2021

Die Herstellung medizintechnischer Produkte erfordert es, die Funktionalität der Produkte über eine Überprüfung aller sicherheitsrelevanten Bauteilmerkmale sicherzustellen. Für eine kostenoptimierte Produktion sind folglich neben den Fertigungskosten auch die Qualitätskosten frühzeitig in den Betrachtungsrahmen der Technologieplanung zu integrieren. Es wurde daher ein Ansatz entwickelt, der eine integrative, kostenoptimierte Auslegung von Fertigungsprozess- und Prüffolgen zulässt.

 

The production of medical products requires to ensure their functionality by means of an inspection of all safety-relevant component characteristics. For a cost-optimized production, the quality costs as well as the production costs have to be taken into consideration during the stage of technology planning. Therefore, an approach has been developed which enables an integrated, cost-effective design of production process and inspection sequences.
Demand Side Management*/Demand Side Management - Evaluation of DSM potential, based on the energy value stream
Authors: Weckmann S. , Jin H. , Sauer A. Prof.
Published: June 2021

Im Zuge einer wachsenden Volatilität in der Energieversorgung werden industrielle Verbraucher zunehmend in die Balance des Energiesystems einbezogen. Sich flexibel dem Energieangebot anzupassen, stellt die industrielle Produktion vor große Herausforderungen und birgt Risiken. Um diese Herausforderungen und Risiken definieren zu können, werden digitale Fabrikmodelle in den Implementierungsprozess von Energieflexibilität in der Produktion eingebunden. Dies gestattet es, das Systemverhalten der Produktion im Rahmen von Flexibilitätsmaßnahmen zu simulieren und bewerten zu können.

 

Due to growing volatility in energy supply, industrial consumers are increasingly involved in balancing the energy system. When it comes to flexibly adapting production to energy supply, industrial consumers face major challenges and risks. To define these challenges and risks, digital models of the production system are used to enable flexible energy management in production by simulating and evaluating the system behaviour.
Prozessmanagement für die Dienstleistungserbringung*/Process management for service delivery processes in industrial product-service systems
Authors: Morlock F.
Published: June 2021

Die Dienstleistungserbringung im Maschinen- und Anlagenbau nimmt bei der Sicherung der Maschinenverfügbarkeit eine wichtige Rolle ein. Um industrielle Dienstleistungen kontinuierlich zu verbessern, ist ein geeignetes Prozessmanagement erforderlich. Es muss die Messung der Dienstleistungserbringung ermöglichen und zielführende Methoden zur Analyse und Verbesserung der Dienstleistungen enthalten. Dieser Fachbeitrag stellt hierzu ein fünfstufiges Vorgehensmodell vor.

 

Within the machine equipment manufacturing industry mechanical and plant engineering, the service delivery plays a major role for guaranteeing the availability of machines. In order to ensure a continuous improvement of the industrial services, a useful process management is required. For this purpose, the process management has to enable the measurement of the service delivery and has to incorporate appropriate methods for the analysis and the improvement of the services. Therefore, this paper presents a five-stage process model.
Wandlungsfähige Produktion von morgen*/Changeable production of tomorrow
Authors: Verl A. Prof. , Vorderer M. , Kretschmer F. , Fechter M.
Published: June 2021

Das in diesem Fachbeitrag vorgestellte Konzept „Gelbe Seiten für die Industrie 4.0“ (GESI) adressiert die heutigen Herausforderungen der informationstechnischen Vernetzung unterschiedlichster Produktionseinrichtungen durch einen modularen und skalierbaren Verzeichnisdienst. Anhand von zwei Anwendungen aus der wandlungsfähigen Montage in der Forschungsfabrik ARENA2036 werden die Funktionsweise sowie die Möglichkeiten aufgezeigt.

 

The presented service concept “Gelbe Seiten für die Industrie 4.0” (GESI) addresses today’s challenges in information technology-based data exchange of different production equipment by providing a modular and scalable index service. Its function and potential is explained using two use cases within the research campus ForschFab at ARENA2036.
Shopfloor-getriebene Einführung von Industrie 4.0*/Shopfloor-driven implementation of Industrie 4.0
Authors: Liebrecht C. , Bürgin J. , Benterbusch J. , Kiefer C. , Lanza G. Prof.
Published: June 2021

Produzierende Unternehmen nutzen seit einigen Jahren verstärkt Potentiale der Digitalisierung zur Verbesserung ihrer Produktion. Je nach Grad der Vernetzung sind unterschiedlich viele Bereiche involviert. Industrie 4.0-Anwendungen können somit im Unternehmen verschiedenen Bereichen zugeordnet werden. Zum Bestimmen des Nutzens lassen sich Reifegradmodelle verwenden, mit denen sowohl einzelne Anwendungen als auch aggregierte Umsetzungen in Unternehmensbereichen bewertet werden können.

 

For a few years now, manufacturing companies try to exploit the potential of digitalization to improve their production. In this situation, the number of involved departments could be different, depending on the degree of interactivity. The so-called “Industrie 4.0” applications should be assigned to related departments. By using maturity levels, it is possible to evaluate the use of single applications as well as the aggregated benefit of such a technology for an entire department.
Effiziente Produktionsgestaltung*/Efficient production design - Development of a software tool for a process- and competence-oriented decision support
Authors: Bellmann V. K. , Nyhuis P. Prof.
Published: June 2021

Zur Erhaltung ihrer Wettbewerbsfähigkeit setzen Unternehmen sowohl prozessverbessernde als auch kompetenzsteigernde Methoden ein. Jedoch erschwert die Vielzahl an Methoden eine anwendungsspezifische Auswahl. Somit wird ein Software-Tool benötigt, das neben den individuellen Zielstellungen auch die Voraussetzungen für eine erfolgreiche Umsetzung der Methoden berücksichtigt. Dieser Fachbeitrag beschreibt die Entwicklung eines Software-Tools zur zielgerichteten Entscheidungsunterstützung.

 

Companies apply process-improving and competence-increasing methods to maintain their competitiveness. However the huge amount of existing methods impedes an application-oriented selection. Thus a software tool is needed which considers individual objectives as well as requirements for a successful application of the methods. This paper describes the development of a software tool for a target-oriented decision support.
Gesteigerte Planbarkeit agiler Vorgehensweisen*/Enhanced predictability of agile procedures
Authors: Bellmann A. , Schneider S. , Schallow J. , Hartung J. , Litterscheidt J. , Deuse J. Prof.
Published: June 2021

In Wissenschaft und Praxis gewinnt der Einsatz agiler Vorgehensweisen für die Planung von Produktionssystemen zunehmend an Bedeutung. Neben den potentiellen Effizienzsteigerungen entstehen hierdurch auch neue Herausforderungen bezüglich der Planbarkeit der Abläufe. Die hier vorgestellte Methodik steigert die Planbarkeit durch ein synchrones Zusammenarbeitsmodell der beteiligten Teildisziplinen sowie durch die Einführung standardisierter Planungsumfänge mit Soll-Zeiten.

 

In academics and industry the use of agile procedures for planning of production systems is a steady upward trend. Besides the potential efficiency improvements new challenges in the predictability of projects arise. The methodology described in this paper increases this by a synchronous collaboration model of all disciplines involved and with the establishment of standardized planning contents with standard times.
Digitale Lösungsansätze für Montagesysteme von morgen*/Digital approaches for future assembly systems
Authors: Beuke F. , Vorderer M. , Junker S. , Schröck S.
Published: June 2021

Die Digitalisierung ist gleichermaßen Chance und Herausforderung für die moderne Produktion. Vor allem in der industriellen Montage erlauben internetbasierte Technologien und Dienste die Entwicklung hochgradig wandlungsfähiger sowie einfach bedienbarer Systeme. Der Einsatz solcher Lösungen kann zu monetären und zeitlichen Einsparungen bei Engineering, Aufbau und Inbetriebnahme führen. Dieser Fachbeitrag stellt zwei Lösungsansätze zur Steigerung der Wandlungsfähigkeit von Montageanlagen mit der Anwendung von Informationstechnologien (IT) vor.

 

The increasing digitalization is both opportunity and challenge for modern production. Especially in industrial assembly, internet-based technologies and services permit the realization of highly convertible and easy-to-use systems. The application of such solutions leads to cost and time savings in engineering, construction and ramp-up. This paper presents two approaches which support the adaptability of assembly systems by heavy use of digitization technologies.
Mensch-Roboter-Teams*/Design and Evaluation of Human-Robot Workteams
Authors: Rosen P. H. , Robelski S. , Kirchhoff B. , Wischniewski S.
Published: June 2021

Technologische Fortschritte erlauben zunehmend eine unmittelbare Zusammenarbeit von Menschen und Robotern. Der Beitrag stellt eine Taxonomie zur Klassifizierung unterschiedlicher Mensch-Roboter-Teams sowie eine Toolbox mit Erhebungsinstrumenten zur Gestaltung und Bewertung von Interaktionen zwischen Menschen und Robotern vor.

 

Technological progress facilitates more and more direct collaboration between humans and robots in the work context. This article presents a taxonomy which can be used to classify different human-robot teams. Further, a set of tools is described, in order to evaluate different features of these work systems. The tools can be used to help design and evaluate interactions between humans and robots.
Optische Einlaufwegmessung in Nachfolgewerkzeugen*/Material flow measurement in follow-up press tools
Authors: Maier S. , Wierer M. , Kautz T. , Volk W, Prof.
Published: June 2021

Im Zuge der vierten Industrierevolution im Presswerk müssen robuste Messkonzepte zur Prozessdatenerfassung entwickelt werden. Um der Forderung nach einem presswerkstauglichen Messsystem gerecht zu werden, liegt der Fokus dieser Arbeit auf der Entwicklung eines wartungsfreundlichen und leicht zu integrierenden Platineneinlaufwegmesssystems. Dies wird mit dem Einsatz von Sensorkameras zur Detektion der Anhaukante in Nachfolgewerkzeugen erreicht.

 

In view of the fourth industrial revolution in automotive press shops, robust measurement methods are needed for acquiring process data. To meet the requirements of press shops, a method for measuring the material flow has been developed which is easy to instal and maintain. This method uses sensor cameras in follow-up press tools to detect the forming line of a part.
Reduzierung des Kopfsprungs beim Walzprofilieren*/Reducing end flare of roll formed profiles
Authors: Groche P. Prof. , Moneke M.
Published: June 2021

Das Walzprofilieren ist ein Verfahren, das sich zur Herstellung komplexer Profilgeometrien eignet. Die Schwierigkeit bei der Auslegung des Prozesses besteht im Vermeiden von Profilierfehlern. Die Deformation der Profilenden beim Trennen stellt dabei eine besondere Herausforderung dar, weil nur wenig wissenschaftliche Literatur zu der Entstehung sowie zu Gegenmaßnahmen existiert. Diese Arbeit zeigt auf, mit welchen Gegenmaßnahmen sich der Kopfsprung effektiv verringern lässt.

 

Roll forming is a manufacturing process which is suited for the forming of complex profile geometries. The difficulty during the planning of roll forming processes is to prevent profile defects. Especially the flaring of profiles after cutting poses a challenge, due to the small amount of scientific literature that exists regarding the occurrence and counter measures. This paper presents counter measures which can effectively reduce end flare.
Paarungsstrategien für hochpräzise Produkte*/Pairing strategies for high-precision products - Industrie 4.0 provides opportunities to produce at low cost while meeting growing demands for product precision
Authors: Wagner R. , Häfner B. , Lanza G. Prof.
Published: June 2021

Steigende Anforderungen an die Produktqualität stellen Unternehmen vor die Herausforderung, günstige Produkte nahe der technologischen Fertigungsgrenzen zu produzieren. Die Paarung von Montagekomponenten mit angepassten Produktionsstrategien bietet in diesem Umfeld mögliche Lösungsansätze. Neue Informations- und Kommunikationstechnologien im Kontext von Industrie 4.0 eröffnen hierfür neuartige Möglichkeiten.

 

Companies are faced with increasing product quality requirements to manufacture high quality products close to technological limits in a cost-effective way. The pairing of assembly components provides an approach to cope with this challenge by adapted production strategies. New information and communication technologies offer novel opportunities within „Industrie 4.0“.
Sensorische Werkstücke*/Sensory workpieces - Process monitoring by sensor integration into the workpiece
Authors: Denkena B. Prof. , Dahlmann D. , Mücke M.
Published: June 2021

In Werkzeugmaschinen eingebettete Sensorsysteme sind ein zentrales Forschungsthema der Industrie 4.0. Vor allem Sensoren in prozessnahen Maschinenkomponenten weisen eine hohe Sensitivität gegenüber den Prozesseinflüssen auf. Es liegt somit nahe, das Werkstück – Fokus jeder Produktion – als Informationsquelle zu nutzen. Dies führt zu neuen Herausforderungen bei der Sensorplatzierung sowie der Energie- und Datenübertragung. Der Fachbeitrag beschreibt ein Konzept für sensorische Werkstücke und zeigt die Validierung der Nutzung für die Prozessüberwachung.

 

A central research topic in industry 4.0 is the development of sensor systems embedded into machine tools. Especially sensors, which are integrated in machine components near to the process, show high sensitivities to the process loads. Consequently, the workpiece representing the focus of each manufacturing process is predestined for sensor integration. This leads to novel challenges according to sensor positioning, data and energy transmission. This article describes a concept for sensory workpieces and the validation of the utilization for process monitoring.
Sensorsystem überwacht Temperatur im Ofen – drahtlos und exakt
Authors: Marx M. , Meyer F.
Published: June 2021

Ein vom Fraunhofer IMS entwickeltes prototypisches Sensorsystem überwacht und steuert die Temperatur des „Reflow-Lötprozesses“ in der Vakuuminduktionslötanlage. Da das Sensorsystem den Prozess zusammen mit der zu lötenden Baugruppe durchläuft, kommt es im Fall einer Fehlfunktion zu keinem Stillstand des Produktionsprozesses.
Simulation des orthogonalen Zerspanens mit LS-Dyna*/Simulation of the orthogonal cutting process with LS-Dyna - Comparison of Lagrangian-, Eulerian- and SPH cutting models
Authors: Storchak M. , Diemer F.
Published: June 2021

Immer häufiger kommen Simulationsergebnisse zur Optimierung von Zerspanprozessen zum Einsatz. Dabei wird ein sehr breites Spektrum verschiedener Techniken und Algorithmen verwendet. Für die entsprechende Auswahl muss der Anwendungsingenieur eine Überprüfung der Vor- und Nachteile der verschiedenen Algorithmen bei der Erstellung und Verwendung der numerischen Zerspanmodelle in Bezug auf den jeweils vorliegenden Zerpanprozess vornehmen. In diesem Artikel werden unterschiedliche Berechnungs- und Ansatzalgorithmen anhand von vier Zerspanmodellen – Lagrange‘sches Modell mit und ohne Remeshing, Euler’sches Modell und SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics)-Modell – erarbeitet und miteinander sowie mit den experimentell gewonnenen Daten verglichen.

 

More and more results from simulations are being used to optimize cutting processes. To accomplish this, a very wide spectrum of different techniques and algorithms is applied. The engineer is required to find the advantages and disadvantages of the different algorithms used for development and employment in the numerical cutting model. This paper compares different calculation and approach algorithms on the basis of four different cutting models - Lagrange model with and without Remeshing, Eulerian model and SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics)-model - as well as experimentally gained data.
Kleine Unwucht – große Wirkung/Dynamic systems for cutting force compensation
Authors: Kuklevskyi O. , Weiland S. , Stehle T.
Published: June 2021

Bei der Fräsbearbeitung mit Industrierobotern sowie anderen Sonderkinematiken werden aufgrund der niedrigen Steifigkeit die Fertigungsgenauigkeit und die Produktivität durch prozessinduzierte Schwingungen und Vibrationen eingeschränkt. Es werden in diesem Fachartikel verschiedene grundlegende Möglichkeiten diskutiert, wie sich die Genauigkeit beim Fräsen erhöhen lässt. Anschließend werden einige mögliche Konzepte zur Erzeugung von inertial-dynamischen Kräften zum Zerspankraftausgleich vorgeschlagen.

 

Due to vibrations induced by the milling process industrial robots and other guiding kinematics with low stiffness suffer of reduced productivity and machining accuracy. In the following paper we will discuss various alternatives to improve milling accuracy. Subsequently we will propose several concepts for cutting force compensation using inertial-dynamic forces.
Ultraschallunterstütztes Umformen und Verstemmen/Ultrasonic-assisted forming and caulking – Current results of the joint research project “UltraCaulk”
Authors: Leicht U. , Michalski M. , Merklein M.
Published: June 2021

Durch Überlagerung hochfrequenter Schwingungen in Umformprozessen können Prozesskräfte deutlich reduziert werden. Im Verbundprojekt UltraCaulk wird daher neben grundlegenden Untersuchungen zur Charakterisierung des Werkstoffverhaltens unter Ultraschall auch die Übertragbarkeit identifizierter Mechanismen auf den industriellen Verstemmprozess untersucht. Der Fachbeitrag beschreibt den Zusammenhang zwischen verschiedenen Prozessparametern und der resultierenden Kraftreduzierung sowie der Probenerwärmung.

 

Substantial force reductions can be achieved by superimposing high frequency oscillation on forming processes. The joint research project UltraCaulk focusses on fundamental investigations on the material flow behaviour during ultrasonic influence and the transferability of identified mechanisms on industrial caulking processes. This study analyses the influence of process parameters on the resulting force reduction and specimen heating.
Materialflussanalyse mit ERP-Transportaufträgen*/Material flow analysis using transport orders
Authors: Knoll D. , Prüglmeier M. , Reinhart G. Prof.
Published: June 2021

Die Materialflussanalyse ist eine Methode zur Identifikation von Schwachstellen im Materialfluss. Die Methode ist jedoch aufgrund hoher manueller Aufwände bei der Datenerfassung und -aufbereitung nur beschränkt in der hochvarianten Montage einsetzbar, welche aus einer Vielzahl an Bauteilen und Prozessen besteht. Die automatisierte Ableitung und Visualisierung von Materialflüssen aus ERP (Enterprise Resource Planning)-Transportaufträgen ermöglicht eine kontinuierliche Materialflussanalyse zur Verbesserung des Materialflusses.

 

Material flow analysis is a method for identifying weakpoints in the material flow. Due to the high number of components and processes in the high-mix model assembly line, the method is limited due the high effort in collecting and preparing data. An automated approach to derive and visualize material flows using transport orders enables a continuous material flow analysis to improve the material flow.
Industrie 4.0: Mitarbeiterqualifizierung in KMU/Digitization and qualification of the staff in SME
Authors: Abel J. , Wagner P. S.
Published: June 2021

Industrie 4.0 wird in den Unternehmen viele Tätigkeiten verändern: Neue Qualifikations- und Kompetenzanforderungen werden die Folge sein. Insbesondere kleine und mittlere Unternehmen (KMU) sind vielfach auf diese Herausforderungen nicht gut vorbereitet. Plädiert wird daher für ein doppeltes Umdenken: zum einen für eine Professionalisierung der betrieblichen Personalentwicklung und zum anderen für eine Aufgeschlossenheit gegenüber neuen Lernformen, mit denen sich manche betrieblichen Barrieren überwinden lassen.

 

The so-called fourth industrial revolution is about to change labour conditions in many ways: SME are especially unprepared for this development. We point out two aspects: The relevance of professionalised human resource management and openness to new forms and techniques of learnings. Thus organisational barriers to employees satisfaction can be overcome.
AR-Unterstützung durch Steuerungshersteller*/AR support by PLC manufacturers - Offloading computationally intensive AR algorithms to industrial PCs
Authors: Schneider M. , Stricker D. Prof.
Published: June 2021

Für Augmented Reality (AR) existieren zahlreiche Anwendungsfälle in der Industrie, doch trotz der immensen Möglichkeiten konnte sich die Technologie bislang nicht in Produkten manifestieren. Vielmehr findet sie sich lediglich als Blickfang auf Messen oder Marketingveranstaltungen wieder. Um dies zu ändern, versucht die vorliegende Forschungsarbeit durch die Einführung einer neuen Architektur zur webbasierten Auslagerung von AR-Berechnungen zwei der dafür verantwortlichen Hindernisse aus dem Weg zu räumen.

 

Although a lot of use cases for Augmented Reality (AR) exist in the industrial sector, so far it has not been possible for this technology to manifest itself in products. It solely serves as an eyecatcher at fairs and other marketing events. To change this situation, the research work at hand tries to eliminate two of the relevant obstacles by introducing a new architecture for web-based offloading of AR computations.
Innovationen multi-perspektiv entwickeln*/Multi-perspective development of innovations - Holistic view of innovation processes for the derivation of manufacturing strategic decision areas
Authors: Röhm M. , Bauernhansl T. Prof. , Schrodi T.
Published: June 2021

Für eine marktgerechte Produktentwicklung gibt es in Anlehnung an das Technologie-Reifegradmodell eine Vielzahl von Ansätzen, die den Entwicklungsstand von Technologie und Markt bewerten. Um im Innovationsprozess produktionsstrategische Lücken rechtzeitig aufzuzeigen, müssen Entwicklungsprozesse von Technologie, Markt und Produktion jedoch ganzheitlich betrachtet werden. Hierfür werden unterschiedliche Reifegradmodelle gegenübergestellt, Korrelationen aufgezeigt und erfolgsentscheidende Entwicklungsstufen abgeleitet.

 

Based on the technology maturity model, there is a variety of approaches describing the maturity of market demand and technology in order to combine technology push and market pull perspectives. However, to be able to show strategic gaps during the innovation process, development processes of technology, market and manufacturing skills have to be viewed holistically. For this purpose, the authors present different degrees of maturity models, show correlations and derive critical fields of action.
Steuerung globaler Produktionsnetzwerke*/Planning of global production networks
Authors: Arndt T. , Lemmerer C. , Biegler C. , Sihn W. Prof. , Lanza G. Prof.
Published: June 2021

Produktionsnetzwerke sind gekennzeichnet durch vielfältige Liefer- und Leistungsverflechtungen zwischen einzelnen unternehmensinternen Standorten sowie externen Partnern und Zulieferern, die divergierende Ziele verfolgen. Die dargestellte Methodik erlaubt es Unternehmen, mithilfe eines gesamtheitlichen Ziel- und Kennzahlensystems ihr Produktionsnetzwerk realitätsnah abzubilden, Verbesserungspotentiale zu identifizieren und Gestaltungsmaßnahmen für das gesamte Netzwerk dynamisch zu bewerten.

 

Manufacturing networks can be characterized by diverse exchanges of goods and services between individual company locations as well as external partners and suppliers which pursue divergent objectives. The methodology presented allows companies by means of a comprehensive target and performance measurement system to map their production network in a realistic manner, to identify improvement potential and to dynamically evaluate design measures for the entire network.
Vorgehensmodell zur Einführung von Industrie 4.0*/A process model for implementing Industry 4.0 - Introduction of a process model for the individual implementation of Industry 4.0 methods
Authors: Hübner M. , Liebrecht C. , Malessa N. , Kuhnle A. , Nyhuis P. Prof. , Lanza G. Prof.
Published: June 2021

Im Zuge der Einführung von Industrie 4.0 fühlen sich viele Unternehmen überfordert, zielgerichtete und bedarfsgerechte Einführungsstrategien zu entwickeln. Dieser Fachbeitrag stellt ein unternehmensindividuelles und problemorientiertes Vorgehen vor, bei dem ausgehend von einer Reifegradermittlung Potentiale ermittelt und mit Methoden der Industrie 4.0 gehoben werden. Diskutiert werden die iterativen Schritte für eine problemspezifische Auswahl und Anwendung von Industrie 4.0-Methoden.

 

Considering recent developments in terms of the industrial progression to “smart factories” and the fourth industrial revolution, companies are overwhelmed and seem to be incapable to develop appropriate implementation strategies. This paper focuses on an individual, problem-oriented approach in order to assess and implement Industry 4.0 methods based on a maturity model. Therefore, the iterative steps of an approach for achieving a problem-specific Industry 4.0 implementation are discussed.
ToolSimulation für die 3D-Gewindebohrsimulation und Drehmomentvorhersage*/ToolSimulation for the 3D tapping simulation and torque prediction - Development of an FEM-based software system
Authors: Biermann D. Prof. , Özkaya E. , Schniering B. , Koenen H.-G.
Published: June 2021

Das Drehmoment bildet sich beim Gewindebohren über die Anschnittlänge und ist eines der wichtigsten Kriterien, um die Leistungsfähigkeit von Werkzeugen zu bestimmen. Mit üblicher Zerspanungssoftware nimmt die dreidimensionale FEM (Finite-Elemente-Methode)-Simulation wegen der hohen Werkzeugkomplexität mit einer Vielzahl an Schneiden sowie unterschiedlichen Eingriffssituationen oft viel Zeit in Anspruch. Der Fachbeitrag stellt die FEM-basierte Software „ToolSimulation“ für die Gewindebohrsimulation mit Drehmomentvorhersage vor. Die Rechenzeit ist bei dieser Software rund 99 % schneller gegenüber anderen 3D-Simulationsprogrammen.

 

In the tapping process, the torque is generated along the tool‘s chamfer length and is one of the most important criteria for evaluating the tapping tool performance. With conventional machining software, the three-dimensional FEM (Finite Element Method) simulation leads to large computing times, due to the high tool complexity with many different cutting edges, as well as different engagement situations. This paper presents the FEM-based software system “ToolSimulation“, which offers a novel way to create and calculate tapping simulations and an implemented torque prediction method. The computing time for a tapping simulation using this software is about 99 % faster compared to other conventional 3D simulation software.
Funktionale Programmiersprachen zur Entwicklung numerischer Steuerungen*/Use of functional programming languages for developing computerized numerical controls - Analysis of their potential and fields of application
Authors: Gerlach O. , Csiszar A. , Lechler A. , Verl A. Prof.
Published: June 2021

Zunehmende Software-Komplexität und parallele Ausführung von Funktionen sind langfristige Trends in der Software-Entwicklung, auch im Bereich numerischer Steuerungen. Dieser Fachbeitrag analysiert, wie funktionale Programmiersprachen dabei helfen können, diese Trends erfolgreich zu handhaben und welche Herausforderungen sich dabei im Speziellen bei numerischen Steuerungen stellen. Es werden Ansätze aufgezeigt, um diesen Herausforderungen zu begegnen.

 

Increasing software complexity and parallelization of functionality are long-term trends in software development. This also affects the software for numerical controls. This paper analyzes how functional programming languages can help to successfully handle these trends. Challenges that hinder the application of the languages for numerical controls are identified and approaches to meet these challenges are described.
Energieautarke Kühlung von Lineardirektantrieben*/Experimental investigation of self-sufficient cooling systems for linear direct drives of machine tools - Recuperation of the thermal losses in linear motors with thermoelectric generators
Authors: Uhlmann E. Prof. , Salein S.
Published: June 2021

Das wachsende Bewusstsein für eine umweltgerechte und damit nachhaltige Fertigung sowie steigende Energiepreise führen zur erhöhten Nachfrage nach energieeffizienten Lösungsansätzen für langlebige Produktionsmittel. Die Energierückgewinnung von thermischen Verlusten durch thermoelektrische Generatoren stellt hierfür einen innovativen Ansatz dar. Das als Energy Harvesting bekannte Konzept wird am Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb (IWF) der Technischen Universität Berlin auf seine Eignung zur Erhöhung der Energieeffizienz von hochdynamischen Werkzeugmaschinen untersucht. Der Fachbeitrag präsentiert experimentelle Ergebnisse zur Rückgewinnung von thermischen Verlusten eines Linearmotors. Die im Wärmefluss platzierten thermoelektrischen Generatoren generieren eine elektrische Leistung, die direkt zur Versorgung des Motorkühlsystems genutzt wird. Die Ergebnisse zeigen, dass die elektrischen Verbraucher eines Wasser- und Luftkühlsystems aus der rückgewonnenen Energie der thermoelektrischen Module betrieben werden können.

 

The growing awareness for environmentally friendly and sustainable production as well as the increase of energy costs leads to a rising demand for energy efficient solutions for long-life production facilities. An innovative approach in this field is the recuperation of energy from thermal loss through thermoelectric generators. The proof of applicability to use an energy harvesting concept in order to increase the energy efficiency of highly dynamic machine tools with linear direct drives is part of a research objective at the Institute for Machine Tools and Factory Management (IWF) of the Technische Universität Berlin. The present paper investigates experimentally the recuperation of thermal losses in linear direct drives. Thermoelectric generators are placed in the heat flow to convert heat into electric energy which is directly supplied to the cooling system of a device. Experimental results show the feasibility to operate the electrical loads of water and air cooling systems by the electrical energy harvested from thermoelectric generators.
Wassergekühltes On-Board-Ladegerät mit optimiertem Kühlkanal/Water-cooled on-board charger with optimized cooling channel
Authors: Bolte S. , Zibart A. , Henkenius C. , Böcker J. Prof. , Kenig E. Prof. , Figge H.
Published: June 2021

Für On-Board-Ladegeräte sind brückenlose netzfreundliche Gleichrichter in Kombination mit einem Resonanzkonverter empfehlenswert. Auf diese Weise lassen sich Verluste minimieren und es wird eine hohe Leistungsdichte erreicht. Darüber hinaus wurde der Kühlungskreislauf des Ladegeräts durch CFD (Computational Fluid Dynamics, rechnergestützte Flüssigkeitsdynamik)-Simulationen des Kühlkanals optimiert, um einen bestmöglichen Wärmeübergang bei geringem Druckabfall zu erzielen.

 

Bridgeless boost rectifiers and resonant converters facilitate on-board chargers with minimized losses. Besides efficiency, also high power density is obligatory. Therefore, water cooling is used for maximized heat transfer. In order to achieve low pressure loss, the profile of the cooling channel is optimized by means of computational fluid dynamics.
Verschleiß an Gleitschleifkörpern*/Wear mechanisms of ceramic mass finishing media
Authors: Uhlmann E. Prof. , Eulitz A. , Männel C.
Published: June 2021

Die Werkzeuge beim Gleitschleifen sind wichtige Stellgrößen für den Prozess. Dennoch ist bislang wenig über deren Verschleiß bekannt. Im Fachbeitrag werden Änderungen der Schleifkörperform und -topographie sowie deren Auswirkungen auf die Werkstückrauheit während ihres Einsatzes beschrieben. Es wird geprüft, welche Bedeutung dem Verschleiß beim Gleitschleifen beigemessen werden sollte.

 

Tools for mass finishing processes (media) are important variables. Nevertheless, little is known about the wear of mass finishing media. In this paper, shape and topography changes of media particles during their use, and their effect on roughness of finished workpieces are investigated. The importance of media wear for mass finishing applications will be examined.
Selbstparametrierende Prozessüberwachungssysteme*/Self-parameterising process monitoring systems - Self-adjusting process monitoring strategies for series production
Authors: Denkena B. Prof. , Shanib M. , Damm J. , Bergmann B.
Published: June 2021

Moderne Prozessüberwachungssysteme für Werkzeugmaschinen können Störungen im Bearbeitungsprozess zeitnah erkennen und Folgeschäden verhindern. Dem durchgängigen industriellen Einsatz dieser Systeme steht eine aufwendige Parametrierung entgegen, vor allem wenn mehrere Sensorsignale parallel überwacht werden sollen oder bei der Bearbeitung komplexer Werkstücke. Dieser Fachartikel zeigt einen Ansatz für die Selbstparametrierung eines Überwachungssystems in drei Schritten: Segmentierung des Bearbeitungsprozesses, Auswahl geeigneter Sensorsignale für die Überwachung sowie Selbstbewertung und -anpassung des Überwachungssystems.

 

Modern machine tool monitoring systems are able to detect process errors in time and thus prevent damages. However, monitoring of small batches and complex machining processes requires a lot of parameterization, restricting the use of process monitoring systems. This article presents an approach for a self-parameterising monitoring system with three consecutive stages: The segmentation of the processing procedure, the selection of the monitored features and the self-evaluation and –adjustment of the monitoring system.
Das intelligente Instandhaltungssystem/The intelligent maintenance system - An approach for the self-learning structuring of maintenance libraries
Authors: Miebach T. , Schmidt M. , Nyhuis P. Prof.
Published: June 2021

Der Fachbeitrag stellt eine Methode vor, mit der sich Bibliotheken von Instandhaltungsmaßnahmen selbstlernend gestalten lassen. Die „Intelligenz“ solcher Systeme bietet mehrfachen Nutzen, einerseits durch die Auswahl der passenden Instandhaltungsmethode zum richtigen Zeitpunkt, andererseits durch die damit verbundene Erhöhung des kompletten Abnutzungsvorrates. Die Ergebnisse sind im Sonderforschungsbereich 653 „Gentelligente Bauteile im Lebenszyklus – Nutzung vererbbarer, bauteilinhärenter Informationen in der Produktionstechnik“ entstanden.

 

This article describes a method to design a self-learning maintenance library. The benefit derived from the intelligence of those systems refers to the right choice of maintenance measures at the right time and the enhancement of the whole wear margin. The results are part of the Collaborative Research Centre 653: Gentelligent components in their lifecycle – Utilization of inheritable component information in product engineering.
Neue Trends im Shopfloor-Management*/Latest trends in shopfloor management
Authors: Boos W. , Salmen M. , Kuhlmann T. , Wiese J.
Published: June 2021

Der Wettbewerb am Hochlohnstandort Deutschland erfordert von Werkzeugbaubetrieben, innovative und qualitativ hochwertige Werkzeuge zu entwickeln und zu produzieren sowie die Wertschöpfungsprozesse zu verbessern. Ein cyber-physischer Shopfloor erlaubt den optimalen Umgang mit aktuellen Trends der produzierenden Industrie, wie steigende Komplexität bei kürzeren Produktlebenszyklen, demografischer Wandel sowie zunehmender Kostendruck durch Produktderivatisierung und Globalisierung. Deutsche Werkzeugbaubetriebe müssen Shopfloor-Management in Verbindung mit neuen Technologien im Zeitalter von Industrie 4.0 neu interpretieren und gestalten.

 

In view of the competitive environment in a high-wage country like Germany, tool making companies are expected to develop and manufacture innovative high quality tools while actively improving value creation structures and processes. A cyber-physical shopfloor allows handling the rising complexity and facing the demographic change as well as the cost pressure due to product derivation and globalization. German tool makers have to interpret and design an innovative approach to shopfloor management in combination with new technologies provided by the fourth industrial revolution.
Automatisierte digitale Anlagenplanung*/Automated digital facility design - Method for automated assembly line planning
Authors: Michniewicz J. , Leiber D. , Riedl F. , Erdogan H. , Hörmann M. , Meyer T. , Koetschan C. , Ngoumou J, , Riegel J. , Röhler M. , Schwentner N. , Windisch T. , Reinhart G. Prof.
Published: June 2021

In der Produktion technischer Erzeugnisse sind Montageanlagen heute weit verbreitet. Durch immer kürzer werdende Produktlebenszyklen und die zunehmende Variantenvielfalt steigt auch die Zahl der durchzuführenden Anlagen(um)planungen. Vorgestellt wird ein Konzept, um automatisiert Entwürfe für Montageanlagen zu generieren. Auswahl und Anordnung der benötigten Betriebsmittel erfolgen dabei ausgehend von einem digitalen Modell des Produktes sowie einer Bibliothek verfügbarer Ressourcen. Die getroffenen Planungsentscheidungen werden simulativ abgesichert und heuristisch optimiert.

 

Nowadays, assembly lines are widely used for the production of goods. Due to shorter life cycles and increasing variance of products to be manufactured, assembly systems have to be (re)configured more frequently. This paper presents a concept to automatically generate drafts of complete assembly lines. Basis for the planning approach is a library of available resources and a digital product model. An algorithm selects, combines and arranges suitable resources. The planning decisions are heuristically optimized and verified by simulation.
Netzmanagement für ein industrielles DC-Smart Grid*/Network management for a smart industrial DC-Grid
Authors: Weckmann S. , Schaab D. , Kuhlmann T. , Sauer A.
Published: June 2021

Im Zuge einer wachsenden Volatilität in der Energieversorgung stehen Industrieunternehmen zunehmend vor der Herausforderung, sich flexibel dem Energieangebot anzupassen. Ein neuer Ansatz für eine industrielle Energieversorgung, die den zukünftigen Anforderungen der industriellen Produktion gerecht wird, ist die Umstellung der klassischen Wechselspannungsversorgung (AC) auf eine Gleichspannungsversorgung (DC). Eine auf diese Weise mit Energie versorgte Produktion bietet zahlreiche Vorteile. Der Einsatz eines intelligenten Netzmanagements ist der „Schlüssel“, um flexibel und robust auf schwankende Netzqualität sowie Energieangebote zu reagieren.

 

Due to an increasing volatility in the energy supply, industrial companies are faced with the challenge of flexibly adapting their energy consumption to the energy supply. A new approach to an industrial power grid, that meets the future requirements of industrial production, is the conversion of the classic AC power supply to a DC power supply. A DC power supply provides numerous advantages for an industrial plant. Intelligent network management is the key to react flexibly and robustly to fluctuating power quality and energy supply.
Metastudie industrieller Energieflexibilität*/Meta-analysis of industrial energy flexibility - An approach for optimizing the identification of energy flexibility potentials
Authors: Eisenhauer S. , Zimmermann F. , Reichart M. , Accordi P. , Sauer A. Prof.
Published: June 2021

Bisherige Studien über energetische Flexibilität in der deutschen Industrie weisen das vorhandene Flexibilitätspotenzial mit hoher Streuung aus. Diese Arbeit analysiert relevante Studien in Bezug auf deren Annahmen und Vorgehensweise. Aufbauend auf den bisherigen Vorgehensweisen wird ein Ansatz zur Erhebung der Daten im Produktionssystem vorgestellt. Des Weiteren wird eine Methode zur Aggregation der Daten hoch bis auf Branchenebene entwickelt.

 

Previous studies on the energetic flexibility of German industry show potentials with a large spread. Therefore, in this article, a systematic analysis of the individual studies and an evaluation of the indicated flexibility potentials are carried out. Based on the existing methods, a bottom-up approach for collecting the data in the production system and the aggregation up to the industry level is presented.
Maschinelles Lernen in der PPS*/Machine learning in production planning and control
Authors: Echsler Minguillon F. , Lanza G. Prof.
Published: June 2021

Für die variantenreiche Serienproduktion werden neue Produktionskonzepte wie die Matrix-Produktion untersucht, um künftigen Flexibilitätsanforderungen gerecht werden zu können. Die zentrale Planung stößt dort aufgrund der Komplexität häufig an ihre Grenzen, während die Leistungsfähigkeit einer dezentralen Planung oft nicht vorhersagbar ist. Maschinelles Lernen kann dazu eingesetzt werden, die dezentrale Steuerung zu verbessern und so Freiheitsgrade in der zentralen Planung zu schaffen.

 

Currently, new concepts for varied series production such as matrix production are investigated to be able to meet future flexibility requirements. Centralized planning is often unfeasible for such scenarios, whereas performance of decentralized planning is often hard to predict. Machine learning can be used to improve decentralized planning and create additional degrees of freedom for centralized planning.