bluuebunny/crossref_metadata_2025 huggingface dataset:
Querfließpressen und Verschieben*/Lateral extrusion and shifting
Authors: Liewald M. Prof. , Pasler L.
Published: June 2021

Mit dem neu entwickelten Verfahren, das Querfließpressen mit gleichzeitigem Verschieben kombiniert, lassen sich exzentrische Wellen oder kurbelwellenartige Bauteile durch Kaltfließpressen herstellen. Der Vorteil im Unterschied zur Verfahrenskombination von Stauchen und anschließendem Verschieben ist, dass das Querfließpressen ein Nachführen von Material während des Umformprozesses in die Umformzone ermöglicht. Aufgrund der verfahrensbedingten geringeren Zugspannungen in der Kurbelwange sind mit dem neuen Verfahren erweiterte Verfahrensgrenzen beim Versatz zu erwarten. Dieser Fachbeitrag beschreibt das Verfahrensprinzip, das Werkzeugkonzept und die numerische Auslegung des Prozesses.

 

The new technology of combined lateral extrusion and simultaneous shifting allows producing eccentric shafts or crankshaft-like components by cold forging. The advantage of lateral extrusion compared to an upsetting and subsequent shifting is the constant web thickness. For this, material is pushed into the forming zone during the forming process. It is expected that this will result in lower tensile stresses and thus lower damage in the crankshaft web. This paper describes the process, tooling concept and numerical simulation of the combined lateral extrusion and shifting process.
Blech-Massiv-Umformung genauer Getriebekomponenten*/Sheet-bulk metal forming of high-precision gear components – Manufacturing of multi-tooth hollow components by cold forging a semi-finished sheet metal product
Authors: Liewald M. Prof. , Felde A. , Neher R.
Published: June 2021

Der Fachbeitrag beschreibt numerische und experimentelle Arbeiten zur Entwicklung einer Stadienfolge und einzelner Umformstufen in der Fertigung eines Versuchsbauteils mit zwei Außenverzahnungen und einem inneren Verzahnungsprofil, ausgehend von einer Ronde aus Blech. Im Zuge der Untersuchung wurde bestätigt, dass der Einsatz eines in der Dicke eng tolerierten, flachen Halbzeugs aus Blechmaterial signifikante Vorteile für die erreichbare Lagegenauigkeit bei der Herstellung hohler Pressteile mit Verzahnungen mit sich bringen kann.

 

This paper is about numerical and experimental work for developing a calibration sequence and individual forming operations to produce a hollow specimen with two external teeth and an internal toothed profile, starting from sheet metal material. The investigation shows that the application of an accurate, flat-shaped semi-finished sheet product can lead to significant advantages regarding the achievable positional accuracy in the production of such hollow press parts.
HiL-Simulator für den industriellen „Griff in die Kiste”*/HiL simulator for industrial bin picking
Authors: Fur S. , Scheifele C. , Pott A. , Verl A. Prof.
Published: June 2021

Beim „Griff in die Kiste“ kommen Robotersysteme mit intelligenten Algorithmen für die Objekterkennung, Bewegungsplanung und Bewegungssteuerung zum Einsatz. Auf dem Markt gibt es derzeit verschiedene Softwaretools, die sich mit der Steuerung solcher Systeme beschäftigen. Um die steigende Komplexität zu beherrschen und die Auslegung der Systeme zu optimieren, wird ein simulationsgestütztes Werkzeug zur simulationsbasierten Inbetriebnahme benötigt. Dieser Beitrag stellt ein Konzept für eine umfassende virtuelle Absicherung des industriellen „Griffs in die Kiste“ vor.

 

Robotic systems with intelligent algorithms for object detection, motion planning and motion control are used in bin picking. Various software tools which deal with the control of such systems, are available on the market. To manage the increasing complexity and to optimize the design of the systems, a simulation-based tool is required for simulation-based commissioning. This paper presents a concept for a comprehensive virtual security solution for industrial bin picking.
Qualitätsdatengesteuerte Produktion*/Quality-driven Production - Technological trends in production
Authors: Teutsch C. , Schenk M. Prof.
Published: June 2021

Das konsequente Nutzen von Informationen aus dem Produktionsprozess für die optimale Steuerung von Maschinen und Anlagen ist einer der grundlegenden Ansätze der Industrie 4.0. Die Qualitätsdaten des resultierenden Produktes haben diesbezüglich eine besonders hohe Aussagekraft, denn diese lassen zuverlässige Rückschlüsse auf Abweichungen im Produktionsprozess zu. Setzt man die Daten des laufenden Produktionsprozesses in Korrelation zur produktindividuellen Qualität am Prozessende können qualitätskritische Prozessparameter und deren Schwankungen ermittelt und Qualitätsabweichungen, zum Beispiel durch Verschleiß, rechtzeitig prognostiziert werden. Darüber hinausgehend ermöglichen beispielsweise kontinuierlich ermittelte geometrische Qualitätsdaten und Formabweichungen die adaptive Berechnung optimaler Steuerungsparameter für NC-Bearbeitungsmaschinen, wodurch sich prädiktive Ansätze der Verschleißermittlung in neue präskriptive Ansätze zur adaptiven Steuerung wandeln. Daher ist die präzise Kenntnis dieser Ursache-Wirkung-Zusammenhänge heute ein entscheidender Wettbewerbsvorteil und eröffnet neue wirtschaftliche Potentiale. Am Beispiel der NC-Bearbeitung von Aluminiumrädern wird die praktische Umsetzung des Konzeptes diskutiert.

 

The utilization of information from the production process for the optimal control of machines is one of the fundamentals of Industrie 4.0. The quality data of the resulting product allows to draw conclusions on production process deviations. By correlating continuous process data with the product‘s individual quality at the process end, dependencies can be determined that are critical to the quality or that lead to unwanted quality variations. The data dependencies can then be used to forecast process deviations, e.g. due to wear of tools. Furthermore, the geometric quality data can be used to adaptively reconstruct control parameters for NC machine tools and predictive approaches are transformed into new prescriptive approaches. A precise knowledge about the cause-effect relationship is a vital competitive advantage and provides new economic potentials. At the example of the NC processing of aluminum wheels the practical application of this concept is discussed.
Rotationsachsen blitzschnell vermessen/Measuring rotary axes instantly - Calibration interferometer for the full characterization of rotary axes
Authors: Brecher C. Prof. , Behrens J. , Hun Lee T. , Langlotz E. , Dontsov D. , Schott W.
Published: June 2021

In der Präzisionsfertigung bestimmen Rotationsachsen maßgeblich die Qualität. Für eine präzise Bearbeitung ist es unverzichtbar, alle geometrischen Abweichungen der Rotationsachsen genau zu kennen. Dafür sind jedoch umfangreiche, meist unwirtschaftliche Messungen erforderlich. Ziel des KMU-innovativ-Projektes „Omrot“ war es, ein neuartiges optisches Messsystem zu entwickeln, mit welchem sich Rotationsachsen in Werkzeugmaschinen in kürzester Zeit vollständig vermessen lassen, indem alle Achsfehler in einem einzigen Messvorgang hochgenau erfasst werden.

 

Rotary axes determine the quality in high-precision manufacturing processes. Therefore, it is essential to exactly know all rotary axes deviations, leading to a broad range of unprofitable measurements. The goal of the Omrot project was to develop a new optical measurement system which allows the full characterization of rotary axes for machine tools. The measurement system records all axes deviations with high accuracy in a single measurement process.
Online-Konturvermessung beim Profilbiegen*/Online contour measurement during profile bending
Authors: Groche P. Prof. , Kessler T. , Huttel D.
Published: June 2021

Vorgestellt wird ein Messsystem zur Online-Konturvermessung beim 3-Rollen-Profilbiegen. Das Verfahren bietet durch seine nicht werkzeuggebundene Formgebung große Flexibilität und Adaptivität. Diese Vorteile erlauben jedoch nur einen geringen Automatisierungsgrad, wodurch ein hoher Personalaufwand erforderlich ist. Die Entwicklung einer industrietauglichen Echtzeit-Konturmesstechnik ist daher ein notwendiger Schritt, um Bediener zu unterstützen und den Automatisierungsgrad zu erhöhen.

 

In this article, a measurement system for the online contour measurement during three-roll-profile-bending is introduced. This process offers high flexibility and adaptivity, since the forming is largely independent of the tool dimensions. Yet, these advantages only allow a low automation degree, which causes high personnel expenditure. The development of industry-suitable contour measurement technology is therefore a necessary step to support the operator and to elevate the automation degree.
Messtechnik + Sensorik digital vernetzen und somit aktuellen Herausforderungen begegnen
Authors: Schmitt R. Prof.
Published: June 2021

Auch in einer sich abzeichnenden hochvernetzten Produktion müssen zuverlässig Entscheidungen getroffen werden. Dazu brauchen wir verlässliche Informationen, die von messtechnischen Teilsystemen aus multimodalen Daten destilliert werden, und den Rahmen, mit dem diese Informationen den Akteuren bereitgestellt werden – eine Herausforderung für ein zukünftiges Qualitätsmanagement. Mit der zunehmenden Virtualisierung von Produktion wird die Bedeutung von Modellen, ihre Erzeugung und ihre Verwendung im Sinne eines digitalen Schattens der Produktion zunehmen. Die Güte der Lösung dieser anstehenden Transformationsaufgabe wird ein Indikator für den Erfolg von Unternehmen sein.
Das Potential des Drehfräsens*/The potential of turn-milling
Authors: Döbberthin C. , Welzel F. , Bartel D. Prof.
Published: June 2021

Das Drehfräsen ist bei Industrieunternehmen unter dem Aspekt der simultanen 5-Achs-Bearbeitung von nicht rotationssymmetrischen Werkstücken bekannt. Besonders zur Herstellung von lang auskragenden Werkstücken, wie Nocken- oder Zahnwellen, wird dieses Verfahren angewendet. Was aber, wenn das Drehfräsen für mehr als das genutzt werden kann? Dieser Artikel widmet sich dem Drehfräsen auf wissenschaftlicher Basis und dient dem Aufzeigen weiterer Möglichkeiten für den industriellen Einsatz.

 

In industry, turn-milling is known as 5-axis machining of non-rotationally symmetric workpieces. Particularly this technology is used for producing long protruding workpieces such as camshafts or tooth shafts. But what if turn-milling can be used for more than that? This article is dedicated to turn-milling on a scientific basis and serves to show further possibilities for the industrial application.
FE-basierte Analyse*/FE-based analysis of the influence of remachining on component characteristics adjusted by forming processes
Authors: Vogel F. , Tiffe M. , Metzger M. , Biermann D. Prof.
Published: June 2021

Bei der Auslegung verknüpfter Prozessschritte zur Herstellung von Bauteilen mit gezielt eingestellten Eigenschaften finden vermehrt FE-basierte Simulationssysteme Anwendung, um den Aufwand experimenteller Untersuchungen insbesondere im Hinblick auf den gesteigerten Einsatz innovativer Werkstoffkonzepte gering zu halten. Im Folgenden wird die Ausarbeitung von Konzepten zur Anpassung von Parametern zur Materialmodellierung sowie zur Verknüpfung von Einzelsimulationen der Prozesskette erläutert.

 

Regarding the increased application of innovative material concepts in sequential process steps for manufacturing components with tailored properties, the FE-analysis can be used to reduce the effort of experimental investigations. In this article, the development of concepts for the adjustment of simulation model parameters and the conjunction of process chain single simulations are described.
Fortpflanzung von Unsicherheit in Prozessketten*/Propagation of uncertainty in process chains consisting of forming and machining operations
Authors: Bölling C. , Hoppe F. , Geßner F. , Knoll M. , Abele E. Prof. , Groche P. Prof.
Published: June 2021

Aufeinanderfolgende Umform- und Zerspanungsprozesse stellen im industriellen Umfeld eine typische Wertschöpfungskette dar. Die Auswirkungen von Unsicherheit werden in solchen Prozessketten bislang nur in Einzelprozessen untersucht. Gegenstand der Untersuchungen im Sonderforschungsbereich 805 ist die Entwicklung einer verketteten, geregelten Prozesskette über die unterschiedlichen Bearbeitungsoperationen hinweg. In einem ersten Schritt wird im Rahmen dieses Aufsatzes die Verkettung eines Taumelprozesses mit einer nachfolgenden Reiboperation in einer Simulation untersucht. Die Geometrie der umgeformten Bauteile wird dazu mittels einer entwickelten Schnittstelle in ein passendes Format umgewandelt. Bei der Simulation der Reibbearbeitung wird der Einfluss der Schneidengeometrie sowie unterschiedlicher Bearbeitungsstrategien auf die Auslenkung des Werkzeuges untersucht.

 

Successive forming and machining processes represent a common industrial value chain. By now, the effect of uncertainty on these process chains has solely been examined with regard to single processes. The research subject of the Collaborative Research Centre 805 is the development of an interlinked closed-loop controlled process chain consisting of various processing operations. This paper presents the investigation results of an orbital forming process simulation succeeded by a reaming operation. An interface has been designed that converts the geometry of the formed part into a suitable format for the subsequent reaming process simulation. By means of the coupled simulation the influence of cutting edge geometry and machining strategies on tool deflection is examined.
Energie- und zeitsensitive Fertigungsplanung*/Energy- and time-sensitive production planning - CAM-integrated prognosis of cutting processes by using empirical machine models
Authors: Putz M. Prof. , Paetzold J. , Wittstock V. , Hoffmann A.
Published: June 2021

Heutige CAM-Systeme bieten viele hilfreiche Features wie die Bahngenerierung und Kollisionskontrolle. Die wichtige Prognose des für die Fertigung eines bestimmten Bauteils erforderlichen Zeit- und Energiebedarfs ist dagegen nicht hinreichend genau möglich. Dieser Fachbeitrag zeigt für die spanende Fertigung (Fräsen), wie auf der Grundlage von Standard-NC-Programmcodes – angereichert um ausgewählte Prozess- und Maschinenparameter – eine realitätsnahe zeitliche sowie energetische Prognose in ein CAM- beziehungsweise PLM-System integriert werden kann.

 

Nowadays CAM-Systems provide many useful features like tool path generation and collision control. However, the precision for the important prognosis of time and energy demand of a manufacturing process is not really sufficient. This paper shows for a cutting process (milling), how realistic time-sensitive and energetic prognosis can be made, based on standard NC-codes based on a process knowledge base and measured machine parameters. Finally, the approach was integrated in an existing CAM- and PLM-System.
Der Digitale Schatten*/The Digital Shadow
Authors: Bauernhansl T. , Hartleif S. , Felix T.
Published: June 2021

Eine effiziente Informationsversorgung ist aufgrund der in Technik und Organisation komplexer werdenden Anforderungen an soziotechnische Informationssysteme eine Herausforderung. Das hier vorgestellte Konzept des Digitalen Schattens basiert auf Anforderungen an eine effiziente Informationsversorgung und den sich daraus ergebenden Anforderungen an Subsysteme. Der Digitale Schatten soll eine durchgängige, bedarfsgerechte Informationsversorgung aller, in einem Wertschöpfungssystem agierenden Akteure gewährleisten.

 

An efficient supply of information is a challenge due to the increasing complexity of technical and organizational requirements for socio-technical information systems. The presented concept of the Digital Shadow is based on requirements for an efficient supply of information and the resulting requirements for subsystems. The Digital Shadow is intended to ensure a consistent and needs-based supply of information to all actors in a value adding system.
Datenbasierte Produktionsoptimierung*/Data-driven production optimization: Areas of development for manufacturing companies
Authors: Bauer D. , Maurer T. , Bauernhansl T.
Published: June 2021

Unternehmen sehen in Big-Data-Analysen ein großes Potenzial zur Optimierung der klassischen Produktionsziele sowie zur Entwicklung neuer Geschäftsmodelle. Eine Studie des Fraunhofer IPA analysiert, welche Herausforderungen bei der Umsetzung dieser Potenziale auftreten. Darauf aufbauend werden Entwicklungsfelder für die angewandte Forschung und produzierende Unternehmen erarbeitet.

 

Companies expect huge benefits from big data analytics both to improve traditional production targets and to develop new business models. A study conducted by Fraunhofer IPA analyzes the upcoming challenges in exploiting these opportunities. It provides the basis for identifying areas of development for applied research and for manufacturing companies.
Simulationsbasierte Produktionsassistenz*/Simulation-driven operation assistance
Authors: Höllthaler G. , Richter C. , Hörmann M. , Zipfel A. , Fischer J. , Weinert N. , Reinhart G.
Published: June 2021

Mit zunehmender Komplexität in Produktionssystemen, die sich auch aus der steigenden Variantenvielfalt ergibt, sind Entscheider im Produktionsumfeld mit immer komplexeren Fragestellungen konfrontiert. Zur Entscheidungsunterstützung stellt dieser Beitrag ein simulationsbasiertes Assistenzsystem vor. Neben einer allgemeinen Beschreibung des Aufbaus des Assistenzsystems wird im Detail der integrierte Materialflussservice betrachtet, der zur Beantwortung von Fragen rund um die Produktionsplanung und -steuerung zum Einsatz kommt.

 

An increasing complexity in production systems resulting, for example, from a growing number of variants, gives rise to more complex issues which stakeholders in the production area have to cope with. To support these stakeholders, this paper introduces a novel simulation-based assistant system. In addition to the general description of the assistant system’s setup, a detailed presentation of the integrated material flow service is given. This service deals with issues of production planning and control.
Vorausschauende Instandhaltung für Fertigungsressourcen*/Predictive maintenance as a service
Authors: Klöber-Koch J. , Schreiber M. , Klimm B. , Reinhart G.
Published: June 2021

Zunehmende Anforderungen an die Anlagenzuverlässigkeit und -verfügbarkeit führen zu einer immer höheren Bedeutung von Predictive Maintenance Tools. Herkömmliche Fertigungsressourcen sind jedoch nicht mit einer ausreichenden Anzahl von Sensoren ausgestattet, um den Maschinenzustand zu überwachen und notwendige Instandhaltungsleistungen vorherzusagen. Dieser Beitrag stellt ein Vorgehen zur Integration zusätzlicher Sensoren in bestehende Fertigungsressourcen für Predictive-Maintenance-Werkzeuge vor.

 

Increasing requirements for machine reliability and availability lead to an increased importance of predictive maintenance tools. How-ever, conventional manufacturing resources are not equipped with a sufficient number of sensors to monitor the machine condition and predict necessary maintenance measures. This paper presents a procedure for integrating additional sensors into existing manufacturing resources for predictive maintenance tools.
Entwicklung eines parallelen Technologie- und Produktentwicklungsprozesses/Development of a parallel technology and product development process using the example of winding design and manufacture as a part of the NeWwire funded project
Authors: Halwas M. , Hofmann J. , Fleischer J. , Riehm C. , Spieker C. , Fister M. , Stoehr G. , Wist A. , Sell-Le Blanc F. , Weiße L.
Published: June 2021

In dem folgenden Artikel wird die parallele Technologie- und Produktentwicklung am Beispiel der Wicklungsauslegung und -fertigung beschrieben. Diese findet im Rahmen des Förderprojektes NeWwire (Neuartige serienflexible Wickelverfahren für die wirtschaftliche automatisierte Fertigung von hoch performanten elektrischen Maschinen) statt. Ziel des Forschungsprojekts NeWwire ist die Entwicklung sowie Auslegung eines neuartigen Wickelverfahrens zur automatisierten Fertigung von Elektromotoren im Hochleistungsbereich für den automobilen Einsatz. Hierbei stellt die effektive Wicklung im Stator zur Leistungssteigerung eine besondere Herausforderung dar.

 

The following article describes the parallel technology and product development using the example of winding design and manufacture. This takes place as part of the NeWwire funded project („New series-flexible winding processes for the economic, automated production of high-performance electrical machines“). The goal of the research project NeWwire is the development and design of a new winding process for the automated production of electric motors in the high-performance area for automotive use. In this field the effective winding in the stator in order to increase the performance is a specific challenge.
Kombinierte Endbearbeitung hochbelastbarer Oberflächen*/Combined finishing of heavy-duty surfaces
Authors: Putz M. , Stöckmann R. , Posdzich M. , Winkler S. , Brade J. , Dix M. , Klimant P.
Published: June 2021

Die Anwendungsfälle der generativen Fertigung zur Erhöhung der Funktionsintegration oder zur Umsetzung gänzlich neuer Produkte nehmen stetig zu. Jedoch stellen die geringe Oberflächenqualität und Maßhaltigkeit sowie mangelnde Fertigungssicherheit ein Hemmnis zur Applikation dieser neuen Urformverfahren dar. Hier setzt das InnoTeam Height an und liefert fertigungstechnische Lösungen für die Umsetzung hochbelastbarer Funktionsflächen sowie eine umfassende Strategie zur Produktverfolgung. Dabei wird die gesamte Prozesskette durch einen virtuellen Zwilling erfasst und erweitert. Dies bietet die Möglichkeit einer vollständigen Erfassung von Informationen ab Losgröße 1.

 

There are numerous industrial applications for additive manufactured components, whose fields of application are limited due to precision, surface quality and stresses. The Height project is dealing with a new process chain that aims to increase component quality through combined finishing. The entire process chain is covered and extended by a virtual twin. This allows the complete capturing of information from batch size 1 upwards.
Hochleistungsbeton für Werkzeugmaschinengestelle*/High performance concrete for machine tool structure. Investigation on the operation behaviour in cooling lubricant environment
Authors: Albrecht D. , Stehle T. , Möhring H.-C.
Published: June 2021

Neue Entwicklungen aus dem Bauwesen haben die Eigenschaften von mineralisch gebundenem Beton verbessert, was diesen Werkstoff für die Herstellung von Werkzeugmaschinengestellen interessant macht. Dieser Beton zeichnet sich vor allem durch deutlich höhere Festigkeitswerte als konventioneller Beton aus. Die Tatsache, dass der Beton wassergebunden ist, macht diesen jedoch angreifbar gegenüber den bei spanenden Werkzeugmaschinen zum Einsatz kommenden Medien wie Hydrauliköle oder Kühlschmierstoffe.

 

Current developments in civil engineering improved the features of mineral-bound concrete, which makes the possible use of this type of concrete also interesting for the production of machine tool structures. This type of concrete is characterised by increased strength properties compared to conventional concrete. The fact that this concrete is water-bound makes it vulnerable to process media such as hydraulic oil or cooling lubricant which are often in use for machining.
Mikrostrukturierte CVD-Diamant-Werkzeuge*/Micro-textured CVD diamond tools – Simulative design for a more efficient cutting of Ti-6Al-4V
Authors: Uhlmann E. , Schröter D. , Bachmann H. , Meier P.
Published: June 2021

Die spezifischen Eigenschaften der Titanlegierung Ti-6Al-4V führen während der Zerspanung zu einem Anstieg des thermomechanischen Belastungskollektivs auf das Werkzeug. Um die Reibung und den resultierenden Wärmeeintrag in der Zerspanzone zu reduzieren, bieten mikrostrukturierte Werkzeuge einen vielversprechenden Ansatz. Diese sollen das Einsatzpotenzial von CVD-Diamant-Werkzeugen für die Zerspanung von Ti-6Al-4V steigern.

 

The specific properties of titanium alloy Ti-6Al-4V lead to an increase of the thermomechanical load on the tool during machining process. Micro-textured tools offer a promising approach to reduce friction and the resulting heat input in the contact zone. These micro-textures may increase the potential applications of CVD diamond tools for the machining of Ti-6Al-4V.
Optimierung additiv gefertigter Bohrungen*/Post-process machining of holes in 3D-printed plastic parts – Increasing the precision of functional bores in additively manufactured parts
Authors: Maier W. , Möhring H. , Elschner S.
Published: June 2021

Die zerspanende Nachbearbeitung additiv gefertigter Bauteile dient der Qualitätssteigerung von Formelementen und Oberflächen, um verfahrensbedingte Schwachstellen etwa des FLM (Fused Layer Manufacturing)-3D-Druck auszugleichen. Die Form- und Lagegenauigkeit der Beispielkontur Bohrung hängt von 3D-Druckparametern wie der Bauteilausrichtung als auch von den gewählten Zerspanparametern wie Drehzahl oder Vorschub ab. Die Ergebnisse der Analyse zeigen die Genauigkeitssteigerung der Funktionsbohrungen und werden in technischen Handlungsempfehlungen zusammengefasst, die auch auf andere Bearbeitungsverfahren übertragbar sind.

 

Post-process machining of additively manufactured parts increases the quality of moulded parts and surfaces to compensate for weak points in the process, e.g. in FLM (fused layer manufacturing) 3D printing. The geometrical and positional accuracies of a drill hole depend both on 3D printing parameters such as component alignment and on subsequently chosen cutting parameters such as rotational speed and feed. The results of the analysis show an increase in the accuracy of functional holes, summarized in technical recommendations to be transferred to other machining processes.
Innovative Profilstahlträgerbearbeitung*/Innovative profile beam machining – Optimizing layout, virtual commissioning, design, HMI and component tracking in plants
Authors: Abele E. , Pfeiffer G. , Langer R. , Goll D. , Schuller D. , Hermann B. , Hefner A. , Spieckermann S. , Hertling S. , Walter A. , Schweinberger D. , Scheuer J.
Published: June 2021

Im Bereich der Anlagen zur Profilstahlträgerbearbeitung liegen die Herausforderungen in der Erstellung effizienter Anlagenlayouts, den langwierigen Inbetriebnahmeprozessen sowie dem großen, weltweit verteilten Anwenderkreis. Eine neue Layoutmethode sowie die Möglichkeit der virtuellen Inbetriebnahme in Verbindung mit einer optimierten Konstruktion und erste Einblicke in eine neue Art der Bauteilnachverfolgung führen zu einem innovativen Gesamtkonzept für die Produktion von morgen.

 

The challenges for profile steel beam processing plants lie in the creation of efficient plant layouts, lengthy commissioning processes and the large number of users distributed around the world. A new layout method and the possibility of virtual commissioning together with an optimized design as well as initial insights into a new type of component tracking lead to an innovative overall concept for tomorrow‘s production.
Kognitive und physische Assistenz in der Montage*/Cognitive and Physical Assistance in Assembly
Authors: Sochor R. , Riegel A. , Merhar L. , Rusch T. , Merkel L. , Kerber F. , Braunreuther S. , Reinhart G.
Published: June 2021

Kognitive und physische Assistenzsysteme können den Menschen bei der Bewältigung der steigenden Variantenvielfalt in der manuellen Montage unterstützen. In diesem Beitrag werden kognitive und physische Assistenzsysteme gemeinsam an modularen Systemarbeitsplätzen integriert. Bei der Einführung dieser Systeme erfolgt eine enge Einbindung der zukünftigen Nutzer, um die Akzeptanz der Assistenzsysteme zu sichern.

 

Cognitive and physical assistance systems can assist in manual assembly work to handle rising numbers of product variants. This article shows how to integrate cognitive and physical assistance systems at a modular assembly workplace. During the integration of the assistance systems an early involvement of the assembly worker benefits the acceptance of new digital technologies.
Flexible Roboterhandhabungssysteme
Authors: Berndt D. , Dunker T.
Published: June 2021

Eine Zielsetzung von Industrie 4.0 ist die hochflexible Produktion stark individualisierter Produkte. Eine Basistechnologie dafür ist die Planung von Produktionsabläufen mithilfe virtueller Modelle der Produkte und Produktionssysteme. Auch die Programmierung der Steuerung automatisierter Roboterhandhabungssysteme lässt sich mit digitalen Werkzeugen deutlich verbessern. Dies wird als Offline-Programmierung bezeichnet. Der Vorteil ist, dass die Anlage dafür noch nicht vorhanden sein muss, beziehungsweise nicht stillstehen muss. Aufgabe der hier betrachteten Handhabungssysteme ist das kollisionsfreie Aufnehmen und Ablegen zu bearbeitender Bauteile.
Echtzeitnahe Simulation mit in-situ Visualisierung*/Near Real-time simulation with in-situ visualization
Authors: Bruns A. , Schlegel T. , Lickefett M. , Siegert J.
Published: June 2021

Die hier dargestellten Arbeiten wurden im Applikationszentrum Industrie 4.0 als ein Teil des Showcases „Autonome Produktion“ durchgeführt. Das Fraunhofer IPA und das IFF haben gemeinsam eine echtzeitnahe Materialflusssimulation mit in-situ Visualisierung entwickelt, die automatisch ein digitales Abbild der Produktion am Beispiel einer verketteten Montagelinie erzeugt und über eine Deckeninstallation aus 6x2 Projektoren auf den Hallenboden projiziert. Durch diese in-situ Visualisierung können Abweichungen vom geplanten Ablauf in Echtzeit sichtbar gemacht, Probleme behoben und Stillstandszeiten verringert werden, bevor sie auftreten.

 

The work presented in this article was carried out in the Application Center for Industrie 4.0 as part of the showcase “Autonomous Production“. The IPA and IFF have jointly developed a material flow simulation close to real-time with in-situ visualization that automati cally generates a digital image of the production (e.g., a chained assembly line) and projects a 2D factory layout onto the floor using a 6x2 projector ceiling installation. In-situ visualization makes it possible to visualize the need for optimization and the prognosis of disruptive effects in the simulation model in real-time. Problems can be solved before they occur and downtime can be reduced.
Modellbasierte Auswertung von Echtzeitdaten*/Model-based analysis of real-time data for the automated production planning and control in a medium-sized company
Authors: Stalinski D. , Scholz D.
Published: June 2021

Der Beitrag stellt ein modellgestütztes Verfahren vor, das die Vorgabezeiten für die Planung und Steuerung eines Produktionsprozesses auf Basis von RFID-Rückmeldedaten generiert. Das Verfahren ist ein wichtiger Baustein zur Automatisierung der Produktionsplanung und -steuerung in einem mittelständischen Betrieb aus der Holzverarbeitung.

 

This paper presents a model-based approach for generating the expected producing times for planning and controlling a production process based on RFID confirmation data. The method is an important part of an automated production planning and control in a medium-sized wood processing company.
Methoden-Toolbox zur Einführung von Industrie 4.0*/Method toolbox for implementing Industry 4.0 – Development of a methodology for the identification and evaluation of Industry 4.0 potentials in medium-sized companies
Authors: Liebrecht C. , Krogmann M. , Stricker N. , Lanza G.
Published: June 2021

Die Umsetzung von Industrie 4.0 auf dem Shopfloor stellt mittelständische Unternehmen vor große Herausforderungen. Im Beitrag wird daher eine Methodik vorgestellt, die mittelständische Unternehmen bei der Identifikation und Auswahl von geeigneten Industrie 4.0-Potentialen unterstützt. Mithilfe der Methodik werden dem Anwender konkrete Handlungsalternativen in Form von spezifizierten Industrie 4.0-Methoden aufgezeigt.

 

The implementation of Industry 4.0 presents medium-sized (“Mittelstand”) companies with major challenges. In this paper, therefore, a methodology is developed that supports medium-sized companies in the identification and selection of suitable Industry 4.0 potentials. With the help of this methodology, medium-sized companies will be shown concrete application alternatives in the form of specified Industry 4.0 methods.
Transparente Produktionsprozesse/Transparent production processes – Information gathering through retrofitting of existing machinery for the transparent control of production processes
Authors: Müller R. , Hörauf L. , Speicher C. , Burkhard D.
Published: June 2021

Die Produktion nach Kundenwunsch erhöht die Komplexität in der industriellen Produktion und deren Steuerung. Informationen aus verschiedenen Bereichen und Prozessen sind notwendig, um den Verantwortlichen eine Assistenz in der Produktion zu bieten. Der Beitrag beschreibt das Retrofitting von Materialwagen zum automatisierten Erfassen und Lokalisieren von Beständen in der Produktion von Weißer Ware zur Unterstützung der Steuerungsprozesse mittels Manufacturing Execution System (MES).

 

Production according to customer requirements increases the complexity and control effort in industrial production. Information from different production areas and processes is necessary to assist those employees in production. The article describes the retrofitting of material shuttle for automated gathering and localization of material in the production of white goods to support the control processes in production via a Manufacturing Execution System (MES).
Systemdynamik-Ansätze zur Optimierung der PPS*/System dynamics-based approaches for the optimization of production planning and control: benefits and application in the semiconductor industry
Authors: Bauer D. , Schlereth A. , Bauernhansl T.
Published: June 2021

Die Fertigung in der Halbleiterindustrie ist geprägt durch eine Vielfalt und Vielzahl von Elementen sowie eine Dynamik und Unsicherheit in deren Verhalten. Die Produktionsplanung und -steuerung hat die Aufgabe, das Produktionsprogramm unter Berücksichtigung dieser Komplexität dennoch möglichst wirtschaftlich zu realisieren. Vielversprechende Ansätze aus der Systemdynamik wurden bisher kaum berücksichtigt, deren Nutzen sowie Anwendung in diesem Beitrag aufgezeigt werden.

 

Manufacturing in the semiconductor industry is characterized by a variety and multitude of elements as well as dynamics and uncertainty in their behavior. The task of production planning and control is to implement the production program as economically as possible while taking this complexity into account. So far, promising approaches from the field of system dynamics have hardly been considered, and their benefits and applications are shown in this article.
Paradigmenwechsel im Fabrikplanungsdatenmanagement*/Object attribution for factory information models
Authors: Burggräf P. , Dannapfel M. , Schneidermann D. , Ebade Esfahani M.
Published: June 2021

Die Planungsmethode des Building Information Modeling (BIM) findet vermehrt in Bauprojekten Anwendung. Bei der Fabrikplanung wird die Produktionsplanung jedoch oftmals nicht integriert mit der Gebäudeplanung geplant. Dies führt häufig zu Kostensteigerungen und Zeitverzögerungen aufgrund intransparenter Informationen und Abstimmungsschwierigkeiten im Planungsprozess. Dieser Beitrag zeigt Anforderungen an eine integrierte Produktions- und Gebäudeplanung im Sinne eines Fabrikinformationsmodells und leitet entsprechende Handlungsempfehlungen ab.

 

The planning method of Building Information Modeling (BIM) is being increasingly used in construction projects. In factory planning, however, production system and buildings are often not planned in an integrated way. This often leads to cost increases and time delays due to information and coordination problems in the planning process. This article shows what integrated production and building planning requires in terms of a factory information model, deriving appropriate recommendations for action.
Zielsystem für Multiprojektmanagement in Fabriken*/Target system for multi-project management in factories – How to align numerous parallel factory projects with higher-level objectives
Authors: Nielsen L. , Klausing P. , Nyhuis P.
Published: June 2021

Der Einsatz von Multiprojektmanagement ist in Fabriken erforderlich, um die permanenten Anpassungen des Produktionssystems in einem turbulenten Marktumfeld durchzuführen. In diesem Kontext wird vor allem der Bedarf eines zusammenhängenden und einheitlichen Zielsystems deutlich. Die Entwicklung eines Zielsystems für Multiprojektmanagement in Fabriken erlaubt der Fabrikleitung unter anderem Projektpriorisierungsentscheidungen trotz zahlreicher Zielkonflikte bewusst zu treffen.

 

Multi-project management is a necessary task in factories to permanently adjust a production system in a turbulent market environment. In this context, the need for a coherent and consistent target system is particularly evident. The development of a target system for multi-project management in factories enables factory leaders to make conscious project prioritisation decisions despite numerous conflicts of objectives.
Augmented Reality as a Service
Authors: Wuest H. , Bockholt U. , Behr J.
Published: June 2021

Mit der interaktiven 3D-Visualisierungs-Plattform „instant3Dhub“ und der Augmented Reality-Tracking-Technologie „VisionLib“ ist es erstmals möglich, AR-Anwendungen in einer „Software as a Service“-Infrastruktur in der Cloud auszuführen. Auf eine aufwendige Reduktion der CAD-Daten wird verzichtet, wodurch das volle Potenzial der nativen Daten ausgeschöpft werden kann. Die CAD-Daten bleiben ausschließlich in der Infrastruktur des Industrieunternehmens gespeichert, während nur die für die aktuelle Visualisierung relevanten Daten in Echtzeit auf mobile Endgeräte übertragen werden.
Dämpfungsmaße in Lagerpassungen*/Identification of damping values for spindle bearing interfaces
Authors: Brecher C. , Motschke T. , Fey M.
Published: June 2021

Die präzise Simulation mechanischer Systeme erfordert neben Steifigkeitswerten für Koppelelemente, die Kenntnis von Dämpfungswerten. Im Gegenteil zu Gleitlagern sind die physikalischen Effekte in Wälzlagern, die zur Energiedissipation führen, nur mit sehr großem rechnerischen Aufwand numerisch beschreibbar und experimentell validierte Modelle besitzen nur in engen Betriebsgrenzen Gültigkeit. Als Hauptdämpfungsquellen wurden bisher Kugel-Laufbahn-Kontakte sowie die Passungen der Lagerringe identifiziert. Letztere werden in diesem Beitrag untersucht. Ziel ist eine Aussage über Grenzen, innerhalb derer sich der Einfluss von Fugendämpfung bewegt

 

The dynamic simulation of mechanical systems requires reliable stiffness and damping values to enable meaningful results. Especially the inclusion of coupling elements into the simulation always leads to challenges regarding the interpretation of predicted results. Unlike journal bearings, there are no analytical models for roller and ball bearings that allow the prediction of damping values, whereas the prediction of stiffness values is already state of the art. In the past, the Hertzian contact as well as the bearing interfaces were identified as the main damping sources, but till today, no reliable models have been derived. This article deals therefore with a method to quantify the influence of bearing interface damping parameters.
Einzelteilüberwachung in Beschleunigungsphasen*/Single item processes containing acceleration phases – A comparison between conventional regression tools and machine learning
Authors: Denkena B. , Bergmann B. , Witt M. ,   Neff. T.
Published: June 2021

Die modellbasierte Prozessüberwachung für die Einzelteilfertigung scheitert häufig an Prozessphasen, welche Beschleunigungsanteile enthalten. Der Beitrag widmet sich der Kompensation von Beschleunigungs- und Reibanteilen im Messsignal durch kennfeldbasierte Ansätze sowie Methoden des maschinellen Lernens. Für die anschließende Modellierung des Gesamtsignals zur Prozessüberwachung werden Regressionsansätze mit Methoden des maschinellen Lernens verglichen, welche sich als besonders geeignet zeigen.

 

Model-based process monitoring often fails to adequately assess process segments that exhibit acceleration. This work evaluates different compensation approaches for non-process-specific parts of the measured signals. For a subsequent modelling of the complete input signal enabling the monitoring of single item processes, conventional regression models are compared to machine learning methods. The latter prove to be very well suited for these requirements.
Effiziente Produktion von komplexen Kunststoffoptiken/Efficient production of complex plastic optics. Photonics production through intelligent technology (BMBF project ePiTec)
Authors: Wenzel C. , Stockfisch A. , Weske T. , Zontar D.
Published: June 2021

Kunststoffoptik ist Innovationstreiber in zahlreichen Produkten, um Sensorik, Kameratechnik, Beleuchtung oder auch beispielsweise Augmented- und Virtual-Reality-Anwendungen zu ermöglichen. Kurze Entwicklungszeiten, kosteneffiziente Produktion in der Serie und komplexe Gestaltungsfreiheit sind Anforderungen, die sich aus der Produktgestaltung an die Kunststoffoptikproduktion ableiten lassen. Im Rahmen des vom BMBF geförderten Projekts ePiTec konnten maßgebliche Verbesserungen entlang der Prozesskette zur replikativen Herstellung von Kunststoffoptiken erarbeitet werden.

 

Plastic optics is a driver of innovation in numerous products to enable sensor technology, camera technology, lighting or, for example, augmented and virtual reality applications. Short development times, cost-efficient series production and a complex design freedom are requirements that can be derived from the product design to the plastic optics production. As part of the BMBF-funded ePiTec project, significant improvements were made along the process chain for the replicative production of plastic optics.
Fräsbearbeitung von Additivbauteilen*/Milling of additively manufactured parts – post-processing potential for automation of additively manufactured serial parts
Authors: Häußinger C. , Zäh M.F.
Published: June 2021

Die Additive Fertigung mittels Laser-Strahlschmelzen eröffnet in Bezug auf Leichtbaukonstruktionen viele Möglichkeiten. Um qualitativ hochwertige Funktionsbauteile zu fertigen, ist jedoch in den meisten Fällen eine spanende Nachbearbeitung erforderlich. Zu deren produktiver Umsetzung wurde im Rahmen des vorliegenden Beitrags eine Prozesskette am Beispiel des Fräsens definiert. Sie wurde zudem auf ihr Automatisierungspotenzial hin analysiert und an ausgewählten Prozessbausteinen wurden Automatisierungsmaßnahmen umgesetzt.

 

Additive manufacturing processes like laser beam melting enable many possibilities due to lightweight structures. However, a post-processing is necessary in most cases to produce high quality functional components. A process chain was developed for an efficient realization of the post-processing by milling. This process chain was analyzed for automation potentials and selected process modules were automated.
Empirische Studie zur regionalen Standortplanung*/Empirical study on regional site planning – Results and integration into a problem-adequate planning approach
Authors: Krause M. , Kik D. , Spengler T. , Nyhuis P.
Published: June 2021

Urbanisierung stellt das regionale Standortmanagement vor neue Herausforderungen. Um Synergien zwischen Unternehmen und Kommunen auszuschöpfen, müssen sich beide als Entwicklungspartner in der Standortplanung und -entwicklung verstehen. Hierfür wird im DFG-Forschungsprojekt „MetroPlant“ ein Planungsansatz entwickelt. Ziel dieses Beitrags ist es, die Ergebnisse einer empirischen Studie und ein konzeptionelles Vorgehen zur Integration dieser in den Planungsansatz darzustellen.

 

Urbanization poses new challenges for regional site management. To exploit synergies between companies and municipalities they should consider themselves as development partners in site planning and development. For that purpose, an adequate planning approach has been developed within the DFG research project „MetroPlant“. The aim of this paper is to present the results of an empirical study, pointing out how to integrate the latter into the planning approach.
Konzeption eines formalisierten und wertschöpfungsintegrierten Lernsystems*/Concept for a formalized and value-added integrated learning system
Authors: Gross E. , Gadermann L. , Rossmeissl T. , Bauernhansl T.
Published: June 2021

Montagearbeitskräfte müssen in der Regel eingelernt werden. Aufgrund der steigenden Individualisierung von Produkten und der damit verbundenen Zunahme an Produktvarianten müssen Arbeiter in der Montage zukünftig komplexere Tätigkeiten durchführen. Dadurch wird ein Lernen als arbeitsvorbereitender Prozess (etwa in Seminaren oder Workshops) zukünftig nicht mehr alleine ausreichend sein. Damit zukünftig dennoch wirtschaftlich produziert werden kann, muss die Weiterbildung auch im Arbeitsprozess stattfinden können. Hierfür wurde ein Konzept für ein System entwickelt, das ein Lernen im Arbeitsprozess ermöglichen soll.

 

Today, assembly workers must be trained for. Due to increasing individualization of products and the associated increase in product variants, assembly workers will have to perform more complex tasks in the future. As a result, learning as a preparatory process (e.g. in seminars or workshop) will no longer be sufficient. In order to produce economically in the future, further training must be provided during the work process. For this purpose, a concept for a learning system was developed which enables learning during the work process.
Smart Services im Maschinenbau
Authors: Meiren T. , Neuhüttler J.
Published: June 2021

Smart Services zählen derzeit zu den am meisten diskutierten Themen in deutschen Unternehmen. Für den Maschinenbau bieten sie eine viel versprechende Möglichkeit, das bestehende Dienstleistungsportfolio mithilfe digitaler Technologien zu erweitern und somit neue Geschäftsfelder zu erschließen. Der Beitrag stellt ein aufgabenbasiertes Referenzmodell vor, wie sich Smart Services von der Idee bis zum Markt entwickeln lassen.
Automatisierung der Werkzeuglogistik*/Automation of tool logistics using mobile robots
Authors: Härdtlein C. , Ried F. , Ziegler S. , Miller A. , Berg J. , Braunreuther S. , Fottner J. , Reinhart G.
Published: June 2021

In Zeiten von Industrie 4.0 und einer zunehmenden Automatisierung und Flexibilisierung der Produktion nimmt die Werkzeuglogistik eine zentrale Rolle ein. Der Einsatz mobiler Roboter bietet das Potenzial, eine durchgängige Automatisierung des Materialflusses von Werkzeugen herbeizuführen. Eine Implementierung der Systeme ist jedoch mit zahlreichen soft- und hardwareseitigen Herausforderungen verbunden, die insbesondere von kleinen und mittleren Unternehmen bewerkstelligt werden müssen.

 

Tool logistics takes a central role within the framework of industry 4.0 and the targeted automation and flexibility in production. The use of mobile service robots allows for a holistic automation of the material flow of tools. Implementing such systems is associated with numerous software and hardware challenges, to be managed in particular by small and medium-sized enterprises.
Integration von Machine Vision in Kugelgewindespindeln*/Integration of machine vision in ball screw drives – Integrated system for condition monitoring of ball screw drives
Authors: Schlagenhauf T. , Hillenbrand J. , Klee B. , Fleischer J.
Published: June 2021

Unvorhergesehene Maschinenausfälle von Werkzeugmaschinen durch natürlichen Verschleiß sind häufig auf den Kugelgewindetrieb zurückzuführen. Für eine frühzeitige Erkennung der auftretenden Schäden, präsentiert dieser Beitrag einen Ansatz für die Überwachung von Spindeln von Kugelgewindetrieben mittels integriertem Kamerasystem. Ziel ist die frühzeitige Detektion von Schäden, die auf der Spindeloberfläche erscheinen, um entsprechende Wartungsmaßnahmen abzuleiten.

 

Unforeseen failures of machine tools due to wear are often caused by ball screws. To allow for an early detection of damage, this article presents an approach for monitoring ball screw spindles using an integrated camera system. The aim is to detect initial defects that appear on the spindle surface and derive appropriate maintenance measures.