bluuebunny/crossref_metadata_2025 huggingface dataset:
Innovative Handhabungskonzepte für die Lkw-Montage*/Innovative handling methods in truck manufacturing
Authors: Matheis M. , Müller R. Prof.
Published: June 2021

Die Lkw-Produktion ist durch eine große Variantenvielfalt gekennzeichnet. Speziell die Montage ist geprägt von einem hohen Anteil manueller Prozesse. Schwere und sperrige Bauteile und Werkzeuge müssen gehoben, geführt, positioniert und oft bei engen Toleranzen gefügt werden. Die Entwicklung eines intelligenten, teilautomatisierbaren Unterstützungssystems soll zur Verbesserung der Ergonomie, der Akzeptanz, Arbeitssicherheit, Qualität und Prozesszeit der Handhabungsaufgaben beitragen.

 

Truck manufacturing is characterized by a high variety. Especially in assembly, a high proportion of manual processes is involved. Heavy and bulky parts and tools must be lifted, transported, positioned, and joined by close tolerances. The development of an intelligent and partially automatable assist device will help to improve ergonomics, user acceptance, safety, quality and process time of handling operations.
MRK in der automobilen Fließmontage*/Human-robot cooperation in automotive assembly lines
Authors: Müller R. Prof. , Scholer M.
Published: June 2021

Um der aufwendigen Integration der Mensch-Roboter-Kooperation (MRK) in der Automobilmontage entgegenzuwirken und gleichzeitig einen breiten Anwendungsbereich zu ermöglichen, wird eine Methode vorgestellt, um MRK-fähige Robotersysteme in der Montagelinie zu nutzen. Dazu wird ein modularer Betriebsmittelbaukasten zusammen mit einem Integrations- und Steuerungskonzept präsentiert. Das gestattet zukünftig eine flexible sowie einfache Implementierung und Rekonfiguration von MRK-Robotersystemen.

 

To simplify the integration of human-robot cooperation into the automotive assembly line and expand the range of applications, a methodology for the implementation of cooperative robot systems in the assembly line is introduced. For this purpose, a modular kit for means of production combined with an integration and control concept is presented. This will allow for a flexible and easy implementation and reconfiguration of cooperative robot systems.
Roboter ohne Schutzzaun in der Montage/Robots without protective fence - Status of collaborative applications in German assemblies
Authors: Bauer W, Prof. , Bender M. , Braun M. , Rally P. , Scholtz O.
Published: June 2021

In vielen Medien wird über Mensch-Roboter-Kollaborationen (MRK) umfassend berichtet. In deutschen Montagebetrieben sind jedoch in der Serienproduktion (fast) nur Roboter hinter Zäunen zu sehen – eine Ausnahme bilden einzelne Werke der Automobilbranche. Warum das so ist, wurde in einer internen Kurzstudie des Fraunhofer IAO in Stuttgart untersucht. Es wurden 25 MRK-Anwendungen in Deutschland betrachtet und ausgewertet.

 

Many papers discuss human-robot collaboration. A look at German assembly companies raises the question why there are almost only robots behind protective fences – with the exception of single automotive factories – so that collaboration is impossible. To answer this question the Fraunhofer IAO conducted a short survey on this subject in Germany with 25 use cases in German assemblies being analyzed.
Geschickte Roboter für die Montage
Authors: Surdilovic D. , Radojicic J. , Bastidas-Cruz A. , Konz B. , Heyne P.
Published: June 2021

Die jüngsten Nachrichten über die „Ausmusterung“ konventioneller Roboter aus den Montagelinien wegen unzureichender Flexibilität und mangelnder Fertigkeiten im Vergleich zu menschlichen Werkern waren für Forscher, die sich intensiv mit der Entwicklung zukunftsorientierter, geschickter Roboter befassen keine große Überraschung. Denn die Produktion von Bauteilen mit kundenspezifischen Merkmalen verlangt neue Robotersysteme mit der Fähigkeit, sich in kurzer Zeit an neue Produktvarianten oder Aufgaben anzupassen [1].
Mikrofräsbearbeitung von austenitischem Edelstahl*/Micro milling of austenitic stainless steel
Authors: Biermann D. Prof. , Hannich S. , Bücker M.
Published: June 2021

In diesem Fachartikel wird der Einfluss des Zahnvorschubs zunächst auf die mechanischen Werkzeugbelastungen, den Werkzeugverschleiß und die resultierende Bearbeitungsqualität in Form des Grataufwurfs bei der Zeilenfräsbearbeitung analysiert. Anschließend wird untersucht, ob der Zahneingriff des Werkzeugs Änderungen des Werkstoffs in Form von Härtesteigerungen oder Gefügeänderungen im Bereich des nachfolgenden Schneideneintritts hervorruft.

 

In the first part of the article, the influence of the feed per tooth during traverse milling will be analysed regarding the mechanical tool loadings and the tool wear. In addition, the machining quality will be investigated by analysing the burr formation. In the second part, it will be analysed, if there are changes to the material in form of the hardness and the microstructure, because of the tooth engagement during milling.
Drehen von Vermicularguss unter kryogener Kühlung*/Turning compacted graphite iron under cryogenic cooling - Studies on the impact of process cooling on material and chip formation properties
Authors: Oechsner M. Prof. , Siebers M. , Scheerer H. , Andersohn G. , Abele E. Prof. , Heep T.
Published: June 2021

Vermiculargusswerkstoffe zählen zu vergleichsweise schwer zerspanbaren Werkstoffen im automobilen Antriebsstrang. Insbesondere kontinuierliche Schnittbedingungen stellen hohe Anforderungen an die eingesetzten Schneidstoffe. Kryogene Kühlverfahren können einen entscheidenden Beitrag zur Verlängerung der Werkzeugstandzeit von Hartmetall- und diamantbasierten Schneidstoffen leisten. Der Fachbeitrag fasst die Untersuchungen zum Einfluss der Prozesskühlung auf die Werkstoff- und Spanbildungseigenschaften zusammen.

 

Compacted graphite iron (CGI-450) with its excellent mechanical properties has a large and still increasing importance in the field of construction materials, especially in the field of automotive powertrain applications. The choice of tungsten carbide and diamond-based cutting tools with suitable technological constraints and different cooling strategies in view of chip formation, chip shape and cutting energy are to be illustrated in the following tests.
Einfluss der Andrückrollenhärte beim Microfinishen*/Microfinishing - Influence of the pressure roller hardness: Analysis of the contact conditions and the obtained surface roughness
Authors: Biermann D. Prof. , Kansteiner M. , Tilger M. , Wiederkehr P.
Published: June 2021

Die stetig steigenden Anforderungen an tribologisch beanspruchte Bauteile erfordern eine ständige Optimierung der Bauteilfertigung. Unter diesem Aspekt beschäftigt sich das ISF der Technischen Universität Dortmund umfassend mit der Analyse der Vielzahl von ergebnisrelevanten Prozessstellgrößen sowie deren Wechselwirkungen beim Feinstbearbeitungsverfahren Microfinishen und deren Auswirkungen auf die erzielbaren Oberflächenrauheiten.

 

Steadily increasing demands concerning the properties of tribologically stressed components also require a continuous optimization of the final surface finishing processes in manufacturing. Under this aspect, the ISF of the TU Dortmund University carries out a comprehensive analysis of the influence of the process parameters and their interactions within the microfinishing process and their impact on the surface roughness.
Kosteneffiziente Springerpoolkonfiguration*/Jumper pool configuration
Authors: Dollinger C. , Reinhart G. Prof.
Published: June 2021

In variantenreichen Fließmontagesystemen kommt es aufgrund diverser Ursachen zu Taktzeitüberschreitungen, welche sich negativ auf die Produktivität der Linie auswirken. Um dem Problem zu begegnen, existieren bereits Ansätze aus den Bereichen der Personal- und Montageplanung. Da sich das produktionstechnische Umfeld im stetigen Wandel befindet und sich daraus neue Anforderungen an die Ansätze zur Reduzierung von Taktzeitüberschreitungen ergeben, werden nachfolgend existierende Ansätze hinsichtlich dieser Anforderungen bewertet. Einen Lösungsansatz mit hohem Potential stellt der Einsatz von Springern dar. Der Fachbeitrag stellt einen angepassten Lösungsansatz vor, der mithilfe eines kompetenzbasierten Springereinsatzes eine kostenoptimierte Springerpoolkonfiguration gestattet.

 

For several reasons in mixed-model assembly lines cycle time violations occur. These violations have a negative impact on the productivity, which is why several approaches exist to minimize them. The changing production environment places new demands on existing approaches arising from the personal and assembly planning. The evaluation of these approaches recommends the utilization of jumpers. In this paper an adapted approach is presented, which allows a cost-optimized configuration of jumper pools with the help of a competence-based jumper allocation.
Hochpräzises Bearbeiten von Schiffspropellern*/High-precision machining of very large ship propellers
Authors: Dryba S. , Meißner J. , Wanner M.-C. Prof. , Wurst O.
Published: June 2021

In der industriellen Fertigung sind Industrieroboter weit verbreitet [1]. Durch ihre Flexibilität und Schnittstellenvielfalt sind sie für den Ansatz Industrie 4.0 von immenser Bedeutung. Einige Bereiche der Industrie, beispielsweise Gießereien, sind bisher von dieser Entwicklung ausgeschlossen. Viele Werkstücke, die hier zu handhaben oder bearbeiten sind, überschreiten die Arbeitsräume und Lastmomente verfügbarer Industrierobotersysteme. Der Fachbeitrag beschreibt die Entwicklung eines Schwerlast-Großrobotersystems sowie dessen Applikation in einer Gießerei für große Werkstücke.

 

The use of industrial robots is prevalent in today’s industry [1]. Due to flexible applications and a large variety of interface options, they play a vital role in implementing “Industry 4.0”. As industrial robots offering sufficiently large work spaces and handling heavy payloads are not available today, specific industrial areas, such as foundries, have been mostly excluded from this progress. This paper describes the development of a new heavy-duty industrial robot system, as well as its application in a foundry for large workpieces.
Frequenzgangmessung an Spindeln unter Drehzahl*/FRF Measurement on rotating spindles
Authors: Brecher C. Prof. , Neus S. , Eckel H.-M. , Motschke T. , Fey M.
Published: June 2021

Das statische und dynamische Verhalten von Hauptspindelsystemen ist über Nachgiebigkeitsfrequenzgänge beschreibbar. Dabei beeinflussen Drehzahleffekte die dynamischen Nachgiebigkeiten des Systems Werkzeug – Werkzeugschnittstelle – Spindel maßgeblich. Dieser Fachartikel beschreibt eine Methodik zur messtechnischen Ermittlung von Nachgiebigkeitsfrequenzgängen an rotierenden Spindeln mit absoluter sowie relativer Kraftanregung in Verbindung mit berührungsloser Verlagerungsmessung.

 

The static and dynamic behavior of main spindles in machine tools can be described via Frequency Response Functions (FRFs). Dynamic compliances of the system tool-interface-spindle are decisively influenced by rotational speed effects. This technical article describes a methodology for FRF measurement of rotating spindles with absolute and relative force excitation in conjunction with non-contact displacement measurement.
Getriebeakustik von Elektrofahrzeugen*/Gearbox acoustic for electric vehicles - Investigation of the effects of wobble, concentricity and pitch error in high-speed-applications
Authors: Brecher C. Prof. , Löpenhaus C. , Ahmad M.
Published: June 2021

Der Einfluss fertigungs- sowie montagebedingter Abweichungen über dem Umfang auf das Anregungsverhalten, zum Beispiel Teilungs- oder Rundlaufabweichungen, bleibt im Auslegungsprozess konventioneller Getriebe weitestgehend unberücksichtigt. Diese über den Umfang veränderliche Kontaktgeometrie hat einen enormen Einfluss auf die Anregung der Drehordnungen bei schnelllaufenden Getrieben in Elektrofahrzeugen. Die Wichtigkeit der Betrachtung dieser Abweichungen werden in einer Simulationsstudie untersucht.

 

The influence of manufacturing- and assembly-related deviations are largely ignored in the design process of the excitation behavior of conventional transmissions. Effects of the deviation of tooth contacts over one revolution have a decisive influence on the excitation of the rotational order in gearboxes of electric vehicles. This report investigates in simulation the effects of these deviations on the excitation behavior considering high-speed-application.
Arbeitsgestaltung der Zukunft
Authors: Bauer W. Prof.
Published: June 2021

Industrie 4.0, Wirtschaft 4.0, Internet der Dinge – diese allgegenwärtigen Schlagwörter zeigen: Wir sind mittendrin in der Digitalisierung der physischen, der realen Welt. Technik wird immer intelligenter und datenbasierter. Neue Wertschöpfungssysteme entstehen und damit auch neue Geschäftsmodelle. Unternehmen müssen agiler – sprich schneller und anpassungsfähiger – werden und Innovationen in immer kürzeren Zyklen erfolgreich am Markt etablieren. Dafür gilt es vollkommen anders zu denken, sich immer wieder neu zu erfinden, Grenzen zu überwinden, näher am Kunden zu sein, mit vielen ungewohnten Akteuren zu interagieren. Damit unterliegt auch die Arbeit einem gravierenden Wandel: Die Arbeitsteilung Mensch-Maschine verändert sich. Arbeit wird flexibler und kognitiv. Viele sehen diese Entwicklung als Herausforderung, aber nehmen wir sie auch als Chance wahr?
Rapid Prototyping und Industrie 4.0*/Rapid prototyping and industry 4.0 - A transportable industry 4.0 demonstrator of a smart factory for SMEs
Authors: Müller E. Prof. , Riedel R. Prof. , Bojko M. , Bergmann M. , Markert T. U. , Göhlert N.
Published: June 2021

Ein Großteil der Industrie 4.0-Konzepte weist Berührungspunkte mit Verfahrensweisen, Strukturen und Protokollen im IT-Bereich auf. Gerade für KMU (kleine und mittelständische Unternehmen), deren Möglichkeiten oft hinter denen großer Konzerne zurückstehen, sind viele der Industrie 4.0-Entwicklungsansätze und -Anwendungsfälle zu abstrakt und bedürfen daher einer entsprechenden Erläuterung. Um speziell die Möglichkeiten und Potentiale einer „Smart Factory“ greifbar darstellen zu können, wurde ein Demonstrator entworfen und umgesetzt.

 

Most of the industry 4.0 strategies involve IT procedures, structures and protocols. Especially for SMEs with often limited options compared to large corporations, many of the industry 4.0 development approaches and applications are too abstract and therefore require further explanation. To present the possibilities and opportunities of a Smart Factory, a demonstrator was designed and implemented.
Additiv gefertigtes Drehhaltersystem*/Additively manufactured turning tool system - Impact of application strategy of cryogenic carbon dioxide snow on thermomechanical tool load
Authors: Heep T. , Abele E. Prof.
Published: June 2021

Das große Potenzial kryogener CO2-Schneekühlung beim Drehen schwer zerspanbarer Materialien wurde von verschiedenen Experten bereits nachgewiesen. Im Rahmen dieser Untersuchung wird ein additiv gefertigter Drehhalter mit erhöhter Funktionalität und modularer Bauweise vorgestellt. Dieser erlaubt neben der simultanen span- und freiflächenseitigen Kühlung mit CO2-Schnee erstmals die spanflächenseitige Applikation kryogener Mehrstoffkühlung beim Drehen.

 

The potential of cryogenic CO2-cooling in machining of difficult-to-cut materials has been confirmed by numerous research activities. This paper introduces an additively manufactured turning tool system that features enhanced functionality and modularity. Despite enabling the simultaneous cooling of a cutting edge’s rake and flank face using CO2-snow, it is the first system that allows for cryogenic multi-component rake face cooling in turning operations.
Schleifbearbeitung von CMCs mit poröser Matrix*/Grinding of CMCs with porous matrix
Authors: Müller S. , Kittel M. , Trauth D. , Klocke F. Prof.
Published: June 2021

Faserverstärkte Oxidkeramiken (CMC) mit poröser Matrix sind ein zukunftsrelevanten Werkstoff für Hochtemperaturanwendungen. Eine Schleifbearbeitung von Komponenten aus faserverstärkten Oxidkeramiken ist in vielen Fällen notwendig. Allerdings existieren keine Kenntnisse zu den bei der Schleifbearbeitung vorliegenden Zerspanmechanismen und dem daraus resultierenden Zerspanverhalten. Der Fachartikel stellt eine Methodik zur Analyse der Zerspanmechanismen vor.

 

Fiber-reinforced oxide ceramics with porous matrix represent a future-oriented material for high-temperature applications. Grinding of components made of fiber-reinforced ceramics is necessary in many cases. However, the material removal mechanisms in a grinding process and the resulting machining behavior is unknown. This paper presents a methodology for the analysis of the material removal mechanisms.
Mikrostrukturierung von monokristallinem Diamant mittels Reibungspolieren*/Micro structuring of single crystal diamonds by friction polishing
Authors: Robert C. , Riemer O. , Brinksmeier E. Prof.
Published: June 2021

Über die gezielte Einstellung der Oberflächenfeingestalt von Umformwerkzeugen lassen sich Prozesse wie das Mikrotiefziehen von höchstfesten Blechen präziser steuern. Als vielversprechender Werkzeugwerkstoff bietet sich monokristalliner Diamant aufgrund der hohen Härte und wegen seinem geringen chemischen Verschleiß gegenüber ausgesuchten Metallen an. Das ultraschallunterstützte Reibungspolieren wurde für die Übertragung kleinster Strukturen in mono- und polykristalline Diamanten entwickelt und wird in diesem Fachbeitrag vorgestellt.

 

A selective surface structure adjustment of forming dies allows to control and improve forming processes like micro deep drawing of high strength sheet metals. Single crystal diamond appears as a promising mold material due to its high hardness and chemical inertness against selected metals. An ultrasonic assisted friction polishing process was developed to transfer micro structures into the surface of mono- and polycrystalline diamonds which is presented in this article.
Ausfallanalyse von Werkzeugmaschinen*/A reliability analysis of machine tools - Total Cost of Ownership 2.0 in relation to the application
Authors: Stähr T. , Lanza G. Prof.
Published: June 2021

Realitätsnahe Lebensdauerprognosen sind für eine ganzheitliche, betriebswirtschaftliche Kostenbetrachtung sehr wichtig. Wirtschaft und Forschung bemühen sich seit Langem, die Total Cost of Ownership (TCO) von Werkzeugmaschinen zu berücksichtigen. Eine Umfrage unter Herstellern und Betreibern von Werkzeugmaschinen analysiert Verbreitung, erwartete Potentiale sowie Hemmnisse von TCO-Betrachtungen. Anhand der Anforderungen der Branche wurde ein Modell mit Fokus auf der belastungsabhängigen Beschreibung des Ausfallverhaltens von Maschinen und Anlagen entwickelt, das in bestehende Standards eingebettet werden kann.

 

A realistic lifetime prediction is highly valued in a holistic economic cost consideration. For years, industry and research have endeavored to consider the Total Cost of Ownership (TCO) of a machine tool. A survey of manufacturers and operators of machine tools analyzes distribution, expected potential and obstacles of TCO. Based on the identified requirements, a model that can be integrated into existing standards has been developed. It focuses on failure behavior of machines and plants, taking stresses into account.
Energieeffizienzindex von fabrikintegrierten Werkzeugmaschinen*/Energy efficiency index of factory-integrated machine tools - Comprehensive assessment of the energy efficiency of machine tools with a key figure
Authors: Schudeleit T. S. , Weiss L.
Published: June 2021

In Europa entfällt mehr als ein Drittel des elektrischen Energiebedarfs auf die Industrie. Die Europäische Union strebt eine Regulierung verschiedener industrieller Produktgruppen an, um diesen Anteil zu senken. Dies hat zur Entwicklung der Normenreihe ISO 14955 – Umweltorientierte Bewertung von Werkzeugmaschinen – geführt. Bis heute fehlt allerdings eine Methode, um die Effizienz einer Werkzeugmaschine quantitativ zu bestimmen. Zudem bleibt die Versorgung mit Druckluft, Kühlwasser, Absaugung und Klimatisierung durch die Gebäudetechnik meist unberücksichtigt. Diese Lücken schließen die neuen Forschungsarbeiten.

 

In Europe, more than a third of electric energy is consumed by industry. The European Union aims to regulate various industrial product groups to reduce this rate. It has also led to the development of the ISO 14955 standard series ‘Environmental evaluation of machine tools‘. A method, however, to determine the efficiency of a machine tool quantitatively is still missing. In addition, the supply of compressed air, cooling water, extraction and air-conditioning by technical building services has generally been disregarded until now. These gaps are filled by recent research work.
Zeitdiskretes echtzeitfähiges Berechnungsmodell*/Time-discrete and real-time modelling - Generation of low-dimensional time-discrete models for high dynamic machine tools
Authors: Uhlmann E. Prof. , Reis T. Prof. , Rendel O. , Guhde S.
Published: June 2021

Der Fachbeitrag beschreibt die Ergebnisse für eine automatisierte und anwendungsangepasste Bereitstellung zeitdiskreter deterministischer reduzierter Systeme für das dynamische Verhalten von Werkzeugmaschinen. Dazu wurde ein neuartiges Modellreduktionsverfahren innerhalb eines von der DFG geförderten Grundlagenprojekts entwickelt. Es liefert für eine festgelegte Zeitschrittweite eine niedrigdimensionale Approximation des Originalmodells mit zugehöriger Fehlerabschätzung und unter Beibehaltung inhärenter Systemeigenschaften (Passivität, stationäre Genauigkeit).

 

This article presents results of a new discrete-time and deterministic reduced model-order systems for dynamic behaviours of machine tools. The developed model-order-reduction method use fixed time steps and was funded by the German Research Foundation (DFG). The time steps provide a low-dimensional approximation of the original model with an associated estimated error. Furthermore the inherent system properties (passivity, steady-state accuracy) are maintained.
Einsatz von künstlichen neuronalen Netzwerken an Scannersystemen*/Application of artificial neural networks on scanner systems
Authors: Pieczona S. J. , Muratore F. , Zäh M. F. Prof.
Published: June 2021

Zur Dynamiksteigerung von Scannersystemen werden verschiedene Arten von Modellierungs- und Regelungsmethoden in der Forschung genutzt. Jedoch sind Nichtlinearitäten, welche das Systemverhalten nachweisbar beeinflussen, in aller Regel nicht Teil der Untersuchung. Mit der Anwendung künstlicher neuronaler Netzwerke (KNN) wird das gesamte dynamische Systemverhalten sowohl für ein geregeltes als auch für ein ungeregeltes Scannersystem abgebildet. So wird geklärt, ob sich diese Art der Modellbildung für eine zukünftige Dynamiksteigerung eignet.

 

To enhance the dynamics of a scanner system, different methods of modelling and control are utilized. Nonlinearities, which have a certain impact on the system’s behavior, are generally ignored, though. By applying artificial neural networks, the overall dynamics of a controlled and an uncontrolled scanner could be represented. Thus, it will be clarified whether this kind of modelling is appropriate for a future dynamic enhancement.
Fräskanttechnik bei Aluminium-Sandwichstrukturen*/Routing and folding method for sandwich materials - Experimental analysis with variation of groove geometry
Authors: Bauernhansl T. Prof. , Schuster M. , Binz H. Prof. , Honold C. , Roth D.
Published: June 2021

Die Fräskanttechnik ist ein innovatives Verarbeitungsverfahren für Sandwichwerkstoffe und gestattet die wirtschaftliche Herstellung räumlicher Strukturen aus plattenförmigen Halbzeugen. Bei Aluminium-Sandwichstrukturen (ASS) kommt das Verfahren trotz vorhandener Potenziale bisher jedoch nicht zum Einsatz. Der Fachartikel beleuchtet durch experimentelle Analysen die Herausforderungen und belegt die grundsätzliche Machbarkeit der Fräskanttechnik für diese Werkstoffklasse.

 

The routing and folding method is an innovative processing procedure for sandwich materials. It enables the economic manufacturing of three-dimensional structures made of plate-shaped semi-finished products. Despite its existent potentials, it is not utilized for aluminium sandwich structures (ASS). This article highlights the challenges by experimental analysis and proofs the general feasibility of the routing and folding method for this class of material.
Kooperation in der Produktionssteuerung 4.0/Cooperation in Production Control 4.0
Authors: Wissing T. , Burggräf P. Prof. , Dannapfel M. , Förstmann R.
Published: June 2021

Damit cyber-physische Systeme einen Nutzen haben und echten Gewinn bringen, muss der Diskurs über eine rein technische Fragestellung hinaus erweitert und die Gestaltung der Zusammenarbeit von Mensch und Technologie stärker in den Fokus gerückt werden. Insbesondere in der Produktionssteuerung ist eine effektive und effiziente Kombination von Erfahrungswissen, menschlichen kognitiven Fähigkeiten sowie datengetriebenen technologischen Anwendungen von besonderer Bedeutung.

 

To benefit from implementing cyber-physical systems the discussion about technical solution has to be extended and more focused on the cooperation between human employees and technical applications. Especially in production control it is of particular importance to efficiently and effectively combine expert knowledge, human cognitive capabilities and data-driven technological applications. The article identifies challenges for developing suitable forms of cooperation.
Kommunikation im Anlagenentstehungsprozess*/Communication during production system development - Platform supporting the communication between customer and production system manufacturer
Authors: Müller R. Prof. , Vette M. , Hörauf L. , Speicher C. , Müller J. , Roch F. , Obele J.
Published: June 2021

Um die „Time-to-Market“ zu verkürzen, werden Montageanlagen in frühen Stadien der Produktentwicklung bestellt und simultan mit dem Produkt entwickelt. Die Kommunikation von Produktänderungen an den Anlagenbauer erfolgt meist nicht medienbruchfrei – somit dauert die Informationsübermittlung länger und die Fehleranfälligkeit steigt. Es wird eine web-basierte Kommunikationsplattform vorgestellt, welche eine medienbruchfreie Kommunikation und einen einheitlichen Informationsstand aller Beteiligten ermöglicht.

 

To reduce the time-to-market, production systems are ordered in an early stage of product development. Due to simultaneous engineering, the production system manufacturer has to be informed about product changes. In this communication, the media is likely to be disrupted. Therefore, the information transmission takes longer and the error rate increases. A web-based communication platform is presented, which enables communication without media disruption and ensures the same level of information for all parties involved.
Mobile Bearbeitung von Faserverbundstrukturen/Mobile machining of fiber-reinforced plastics
Authors: Susemihl H. , Korth C. , Bremer C. , Brencher T.
Published: June 2021

Bei der Bearbeitung großer Strukturen dominieren aktuell Maschinen, deren Größe vom Bauteil bestimmt wird. Die hier beschriebene Technologie führt zu einer prozessbestimmten Auslegung der Anlage und damit zu neuen Produktionsprozessen. Dazu wird ein selbständig navigierendes Transportsystem mit Roboter und Mehrachs-Bearbeitungseinheit eingesetzt. Verschiedene Sub-Systeme gestatten es, die Genauigkeit der Positionierung, Bearbeitung und Personensicherheit zu gewährleisten.

 

Current machining trimming of large structures is done using machines of sizes determined by the parts’ dimensions. Instead, the technology described here permits a process driven design and thus new production processes. To achieve this, a self-navigating platform is equipped with a robot and a multi-axle-milling unit and been enhanced with sub-systems for navigation, referencing and worker safety.
Umformung von höchstfesten Aluminiumlegierungen*/Forming of high-strength aluminum alloys - Influence of the forming temperature on the formability of 7xxx-aluminum alloys
Authors: Behrens B.-A. Prof. , Hübner S. , Vogt H.
Published: June 2021

Der Fachartikel befasst sich mit der Umformbarkeit von höchstfesten Aluminiumlegierungen der 7xxx-Reihe. Diese haben eine hohe spezifische Festigkeit, weshalb sie ein großes Leichtbaupotenzial besitzen. Eine Umformung bei Raumtemperatur ist allerdings nur bedingt möglich und somit ein Einsatz im Automobilkarosseriebau derzeit kaum umsetzbar. Daher werden für diese Legierungen verschiedene Prozessrouten untersucht, welche durch Erwärmung der Platinen und Werkzeuge die Umformbarkeit verbessern.

 

This study deals with the formability of high-strength aluminum alloys of the 7xxx-series. These alloys have a high specific strength and, therefore, a high lightweight potential. A limited formability at room temperature of these alloys, however, limits the use in automotive body construction. To increase the formability there are different approaches. In this study, the influence of the blank as well as the forming tool temperature is investigated.
Induktive Erwärmung partiell verstärkter Presslinge*/Inductive heating of partially reinforced compacts - Heating experiments of partially particle-reinforced steel compacts for thixotropic forming operation
Authors: Behrens B.-A. Prof. , Yarcu D. , Petersen T. , Ross I.
Published: June 2021

Mit der partiellen Einbringung von keramischen Partikeln in der Pulvermatrix lassen sich die lokalen Eigenschaften gezielt einstellen. Der Einsatz unterschiedlicher und heterogen verteilter Materialien in einem Werkstück wirkt sich auf den induktiven Erwärmungsprozess aus. Dieser Fachbeitrag beschäftigt sich mit Erwärmungsuntersuchungen an partiell partikelverstärkten Pulverpresslingen aus Stahl in den thixotropen Temperaturbereich für den anschließenden Schmiedeprozess.

 

Due to the partial incorporation of ceramic particles, locally improved properties can be achieved in powder metallurgy of metal matrix composites. The use of various and heterogeneous distributed materials in one workpiece has an effect on the inductive heating process. This article deals with investigations on heating at thixotropic temperature range of partially particle-reinforced powder compacts made of steel for the subsequent forging process.
Fügen von Aluminium- und Kohlenstofffaserstrukturen*/Joining of aluminium and carbon fibre structures - An innovative joining technology based on semi-solid forming strategies
Authors: Liewald M. Prof. , Marx L.
Published: June 2021

Das Institut für Umformtechnik (IFU) an der Universität Stuttgart befasst sich derzeit mit der Entwicklung eines neuartigen Verfahrens zum formschlüssigen Fügen von Aluminium- und Carbonstrukturen. Zwei Aluminiumbleche werden dabei lokal auf ein Temperaturniveau knapp oberhalb ihrer Solidustemperatur erwärmt, sodass ein dazwischenliegendes Carbongewebe durch die dann teilflüssige Aluminiummatrix infiltriert werden kann. Dieser Fachartikel befasst sich mit dem Einfluss wichtiger Prozessparameter.

 

The Institute for Metal Forming Technology (IFU) of the University of Stuttgart aims at the development of a novel joining method for combining aluminium and carbon fibre structures. Two aluminium sheets with carbon fabric in between are conductively heated by two electrodes up to semi-solid state, so the woven carbon fabric is infiltrated with aluminium. This paper focuses on the impact of different process and sample parameters on the quality of the joint.
Neue Systematik zur Linienprofiltoleranz*/A new systematic method to define the line profile
Authors: Yan Y. , Bohn M. , Schäfer D. , Heisel U. Prof.
Published: June 2021

Die ISO (International Organization for Standardization)-Norm „Geometrische Produktspezifikation“ (GPS) definiert die Linienprofiltoleranz. Die Linie ist entweder eine extrahierte Linie eines Bauteils – spezifiziert durch eine Schnittebene – oder eine abgeleitete Linie. Diese Definition kommt in der Praxis kaum zur Anwendung. Auch können so funktional erforderliche Toleranzinformationen nicht vollständig beschrieben werden. Die Autoren empfehlen in diesem Fachbeitrag eine neue Systematik, basierend auf der Analyse von Bauteilfunktionen, um die Definition der Linienprofiltoleranz zu ergänzen und zu erweitern. Dazu zeigt der Artikel Praxisbeispiele und es wird eine erweiterte Definition des Linienprofils erstellt.

 

According to the ISO standard on Geometrical Product Specification (GPS), the tolerance symbol of line profile describes a derived middle line or an extracted line of a part specified by an intersection plane. This definition is rarely applied in practice and some functionally required tolerance information of parts made of sheet metal cannot be described by the current ISO definition. This article suggests a new holistic methodology to complete and extent the definition of line profile based on the analysis of product functions and gives practical examples. As a result, this paper presents an enhanced definition of line profile.
Simulationsbasierte Fräsprozessauslegung*/Simulation-based design of milling-processes - Sensitivity analysis of stability lobe diagrams for automotive large-scale production
Authors: Rempel J. , Jacobi P. , Friedrich J. , Verl A. Prof. , Wiederkehr P. Prof. , Biermann D. Prof.
Published: June 2021

In diesem Fachartikel werden die Einflüsse von Unsicherheiten in den Modellparameterwerten auf die Stabilitätsgrenze einer Stabilitätskarte aufgezeigt. Dazu wird an einem Beispielsystem eine Sensitivitätsanalyse für ein Verfahren zur Erzeugung von Stabilitätskarten durchgeführt. Zur Bestimmung des dynamischen Verhaltens der Werkzeugmaschine kommt eine Methode der Frequenzgang-Kopplung zum Einsatz.

 

To estimate the effect of uncertainties on the prediction of stability limits, a sensitivity analysis was conducted for a procedure to determine stability lobe diagrams for an example system. Thereby, a method of receptance coupling to identify the dynamic behavior of the tool center point was applied.
Logistische Steuerung für Hochdurchsatzsysteme*/Logistic control for high throughput systems
Authors: Bader A. , Lorenz J. , Tracht K. Prof.
Published: June 2021

Die schnelle Entwicklung von metallischen Konstruktionswerkstoffen in einem Hochdurchsatzsystem bedarf aufgrund prozessinhärenter Restriktionen neuer Verfahren zur Planung und Steuerung. Prozessflexibilität, strukturelle Änderungen sowie Wiederholprüfungen sind ursächlich für eine hohe Komplexität, die zur Durchsatzsteigerung bereits in der Belegungsplanung berücksichtigt werden muss. Zur Einplanung dieser Sonderprozesse wird eine Methode zur Steigerung der logistischen Ziele vorgestellt.

 

The rapid development of structural metallic materials in a high throughput system requires new methods for planning and control due to process-related restrictions. The planning must consider a high complexity caused by process flexibility, structural changes as well as repeat tests to increase the system’s throughput. A method for increasing the logistical goals is presented to plan these special processes.
Kryogenes Drehen von X6CrNiNb18-10*/Cryogenic turning of AISI 347 - Impact of the cutting edge radius on mechanical load and surface integrity
Authors: Hotz H. , Kirsch B. , Gutwein S. , Becker S. , Harbou E. von , Müller R. Prof. , Aurich J. C. Prof.
Published: June 2021

Metastabile austenitische Stähle bieten die Möglichkeit einer in den Zerspanprozess integrierten Randzonenverfestigung. Im Fachartikel wird zunächst der Einfluss des Schneidkantenradius auf die Prozesskräfte untersucht. Anschließend werden die daraus resultierenden Auswirkungen auf die verformungsinduzierte Martensitbildung in der Werkstückrandzone untersucht sowie die erzeugten Werkstücke hinsichtlich Mikrohärte und Rauheit verglichen.

 

Metastable austenitic steel enables direct surface hardening during the machining process. In this article, the influence of the cutting edge radius on process forces, as well as the effect on the martensitic phase transformation are investigated. The generated workpieces are examined with regard to micro hardness and surface roughness.
Werkzeuge der ultraschallunterstützten Bearbeitung*/Modelling of an Actorsystem - Development of a tool for ultrasonic assisted machining with an axial-tangential vibration vector
Authors: Drewle K. , Stehle T. , Möhring H:
Published: June 2021

Die schwingungsunterstützte Bearbeitung hat sich bereits bei der Zerspanung von hartspröden Werkstoffen mit einer einachsigen Schwingung in der Kontaktzone bewährt. Untersuchungen zu schwingungsunterstützten Bohrprozessen beschränken sich bisher auf eine Schwingungserzeugung, die entlang der Vorschubachse ausgerichtet ist. Für alternative Schwingungsrichtungen fehlt in erster Linie die geeignete Aktorik. In diesem Beitrag wird eine alternative Methode zur Erzeugung einer axial-tangentialen Schwingung in der Kontaktzone untersucht.

 

Ultrasonic assisted machining with uniaxial vibration is a well-proven process for machining hard and brittle materials. Existing investigations of vibration assisted drilling and boring processes so far are limited to an oscillation along the feed axis, which primarily due to nonexistent actuators. This contribution will present investigations into an alternative method for creating axial-tangential vibrations in the tool contact zone.
ARENA2036 – Der Forschungscampus für Arbeit, Mobilität und Produktion der Zukunft
Authors: Dittmann Jörg , Böhler Patrick , Middendorf Peter , Dietz Thomas , Fürderer Klaus , Hoßfeld Max
Published: June 2021

Arbeit, Mobilität und die Produktion der Zukunft sind die Kernthemen des Forschungscampus ARENA2036 (Active Research Environment for the Next Generation of Automobiles in 2036). Ausgehend von vier BMBF-geförderten Projekten, arbeiten Forscher aus Wissenschaft und Industrie an mittlerweile über 90 Projekten zu den zentralen ARENA2036-Forschungsbereichen. Partner sind die Universität Stuttgart, außeruniversitäre Forschungseinrichtungen, große sowie kleine und mittelständische Unternehmen.
Assistenzsysteme für Instandhaltung in der Prozessindustrie
Authors: Adler S. , Zobel N.
Published: June 2021

Bei der Störungsbehebung verfahrenstechnischer Anlagen geht derzeit, unter anderem für das Zusammentragen von Dokumenten und das Nachfragen bei erfahrenen Mitarbeitern, viel Zeit verloren. Das wichtige Erfahrungswissen der Mitarbeiter aus Instandhaltung und Produktion ist enorm gefährdet, denn es ist bei Krankheit nicht verfügbar oder geht beim Ausscheiden aus dem Betrieb ganz verloren. Hier können Industrie 4.0-Lösungen helfen. Einen Beitrag dazu leistet ein Forschungskonsortium, bestehend aus dem Magdeburger Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF, der Procad GmbH & Co. KG, der Fasihi GmbH, der GESA Automation GmbH, der CeH4 technologies GmbH, der IPT Gesellschaft für Innovative Particle mbH, der Mitteldeutsches Bitumenwerk GmbH sowie der Robeta-Holz OHG.
KI-Prognose der Umformkraft bei Umformsimulationen/AI-Prognosis of metal forming simulation results – Prognosis of forming force of partly unknown simulation results by neuronal network
Authors: Rasche N. , Roe C. , Langner J. , Stonis M. , Behrens B.-A.
Published: June 2021

Auch heutzutage ist der Entwicklungsprozess von Massivumformverfahren in der Schmiedebranche durch eine getrennte Konstruktion und Simulation gekennzeichnet. Die dadurch entstehenden Iterationsschleifen benötigen viel Zeit. Am Beispiel eines gratlosen Umformprozesses für einen Flansch wird gezeigt, dass es mithilfe der Data-Mining Methode „Neuronales Netzwerk” möglich ist, die Umformkraft zu prognostizieren ohne zeitaufwendige Finite-Elemente-Simulation durchzuführen.

 

In forging industry, the development of new bulk metal forming technologies still is determined by a separation between construction and simulation. The resulting iterations take a lot of time. In this paper, the data mining method neuronal network is used to predict the forming force of a finite element forging simulation of a flange.
AR- und VR-Brillen in der Fabrikplanung*/Current AR- and VR-glasses in factory planning
Authors: Bracht U. , Schlegel M.
Published: June 2021

Augmented- und Virtual-Reality-Brillen haben signifikante Fortschritte in ihrer technischen Leistungsfähigkeit gemacht. In diesem Fachartikel wird der aktuelle Stand der Technik von AR- und VR-Brillen beschrieben, die bisherigen Hemmnisse für die Verwendung in der Fabrikplanung erörtert und Einsatzpotenziale aufgezeigt, die sich durch die verbesserte Hardware erschließen lassen.

 

Virtual and Augmented Reality Glasses have made significant progress. This paper shows the current state of technology as well as previous impediments in usage and points out applications for an efficient factory planning.
Lean Equipment*/Lean Equipment - The successful implementation of the Lean principles in the equipment installation in a lighthouse project
Authors: Oprach S. , Dlouhy J. , Grobler W.
Published: June 2021

Der Einsatz von Lean-Prinzipien im Anlagenaufbau erhöht die Transparenz, Stabilität und Qualität der Prozesse erheblich. Anhand eines erfolgreich durchgeführten Lean-Equipment-Projekts werden die Umsetzung und die Ergebnisse analysiert.

 

The implementation of lean principles in the equipment installation significantly increases the transparency, stability and quality of processes. Based on a successfully conducted lean equipment project, the implementation and the corresponding results are analyzed here.
Was bedeutet Industrie 4.0 für die Kommissionierung?*/What does Industry 4.0 imply for order picking? Ways to master the challenges of personalized production
Authors: Kübler P. , Bauernhansl T.
Published: June 2021

Die Kommissionierung ist entscheidend für die Wettbewerbsfähigkeit von logistikintensiven Unternehmen. Im Zuge der personalisierten Produktion steigen die Anforderungen an die Kommissionierung. Da Industrie 4.0 als Enabler für die personalisierte Produktion gilt, werden in diesem Beitrag aufbauend auf den Handlungsfeldern der Industrie 4.0, sieben Handlungsfelder der Kommissionierung beschrieben.

 

Order picking is a crucial factor for the competitiveness of logistics-intensive companies. Due to personalized production, challenges in order picking will increase. Industry 4.0 is an enabler of personalized production. This article describes seven fields of action based on the fields of action defined by industry 4.0.
Untersuchung des Anlagenverhaltens zur softwaregestützten Optimierung
Authors: Brecher C.
Published: June 2021

Innovative Ideen und Konzepte im Kontext von Industrie 4.0 sind notwendig, um im internationalen Wettbewerb weiterhin die führende Kraft im Maschinen- und Anlagenbau zu bleiben. Nur so können Effizienzsteigerungen durch Digitalisierung der Produktion erreicht und weiter vorangetrieben werden. Auch die Energiewende fordert innovative Betriebskonzepte, bietet gleichzeitig aber auch Potenziale zur Produktionsoptimierung und treibt somit den Wandel in den Produktionsstätten voran. Diese und weitere Herausforderungen der Digitalisierung werden insbesondere in diesem Heft vorgestellt.
Energiespeicher für Rekuperation in Industriemaschinen*/Energy storages for recuperation in industrial machines - Analysis of a use case for energy storage systems
Authors: Schaab D. , Laribi R. , Zimmermann F. , Sauer A.
Published: June 2021

Der steigende Anteil erneuerbarer Energien in Deutschland und die resultierende volatile Einspeisung destabilisiert zunehmend das Stromversorgungsnetz. Industrielle Stromverbraucher müssen das Risiko für Unterbrechungen und Ausfälle ihrer Stromversorgung überbrücken, um die Versorgung zu gewährleisten. Der Beitrag analysiert das Potenzial für Rekuperation im Zwischenkreis einer Produktionsmaschine. Fertigungsprozesse mit einem hohen Rekuperationsanteil können durch ein Energiespeichersystem ihre Effizienz erhöhen. Der Einsatz von Energiespeichern senkte den Netzenergiebezug bei dem untersuchten Hochregallagerlastprofil um bis zu 15 %.

 

The increasing share of renewable energy in Germany destabilizes the electric power supply due to its volatile character. Industrial consumers are faced with an increasing risk of disruptions and shortfalls in their electric supply. This study is to show the potential for recuperation in the DC link of a production machine. Processes with a high recovery rate gain efficiency by utilizing an electric storage system. The use of energy storage systems reduces the grid energy consumption of the analyzed high-rack storage load profile by up to 15 %.
Auszugverhalten von Schaftfräsern*/Pull-out behavior of end mills – Experimental study on different clamping devices with various clamping mechanisms
Authors: Abele E. , Ali F. , Berger M.
Published: June 2021

Aus Schwerzerspanung und Turbinenschaufelfertigung ist bekannt, dass Werkzeuge aus dem Spannfutter ausgezogen werden. Die veränderte Werkzeugposition führt zur Abweichung von den vorgegebenen Toleranzen und einer geringeren Fertigungsqualität oder Beschädigung des Werkstücks. Der Artikel untersucht das Auszugsverhalten verschiedener Spannfutter. Mit einem Prüfstand können die Einflüsse der mechanischen Belastung und der Klemmlänge auf die Haltekraft im Pressverband betrachtet und die Wirkmechanismen beim Auszug des Werkzeuges aus dem Spannfutter sensorisch ermittelt werden.

 

From heavy-duty cutting and turbine blade manufacturing it is known that tools pull out from chucks. A change in tool position leads to deviations from tolerance and decreases manufacturing quality or damages the workpiece. This article explores the extension behavior of different chucks on a specifically designed test bench. This allows determining how mechanical load and clamping length influence the holding force in the press fit and what mechanisms of action affect the extraction of the tool from the chuck.
Bogenverzahnungen für Zahnradpumpen*/Development of arc-tooth-trace for gear pumps. Arc-tooth gears improve properties of gear pumps.
Authors: Möhring H.-C. , Stehle T. , Dobrinski A. , Mazey R.
Published: June 2021

Die Analyse der Weiterentwicklung von Verzahnungen zeigt drei generelle Optimierungsrichtungen: die Verbesserung der Werkstoffeigenschaften, die Erhöhung der Fertigungsgenauigkeit und die Verbesserung der geometrisch-kinematischen Parameter der Verzahnung. Die Möglichkeiten der ersten beiden Ansätze sind aktuell erschöpft. Der dritte Ansatz ist kostenbewusster und hat technisch mehr Perspektive. Die Anwendung von Stirnverzahnungen mit bogenförmigen Zähnen führt zielgerichtet zu einer Verbesserung. Der Artikel beschreibt die Vorgehensweise und Ergebnisse bezüglich der Entwicklung und Fertigung einer Bogenverzahnung für eine Außenzahnradpumpe.

 

The analysis of the development of gears shows three general directions of optimization: the improvement of material properties, the increase of manufacturing accuracy and the improvement of geometrical-kinematic parameters of the gearing. The possibilities of the first approaches are currently exhausted and limited. The third approach is more cost conscious and has more perspective. In this regard, the advancement and application of involute serrations with arcuate teeth appears to be a targeted way of improvement. The article presents the procedure and some results of the development and manufacture of the arc-tooth gears for the prototype of an external gear pump.