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Flexibilitätsmessungen in der mittelständischen Produktion
Authors: Rogalski Sven 
Published: May 2017

Kurzfassung
Die Anforderungen an die Produktion ändern sich ständig als Folge wandelnder Wettbewerbsbedingungen und den damit verbundenen Leistungszielen von Zeit, Qualität, Kosten und Innovationsfähigkeit. Unsichere Prognosen über zukünftige Absätze, große Stückzahlschwankungen, neue Fertigungstechnologien und immer kürzere Produktlebenszyklen bei steigender Variantenvielfalt erfordern eine stetige Anpassung der Produktionsstrukturen an die jeweiligen Erfordernisse seitens des Marktes. Im nachstehenden Beitrag wird anhand der Anwendungserfahrungen mit dem Bewertungswerkzeug ecoFLEX gezeigt, wie produzierende KMU trotz knapper Budgets und Auftragszeiten flexibel auf die vorherrschenden Marktunsicherheiten reagieren können.
Wissenschaftliche Fundierung der Wertschöpfungsgestaltung in der Bottom-up-Ökonomie
Authors: Redlich Tobias , Wulfsberg Jens P. , Bruhns Franz-L. 
Published: May 2017

KurzfassungDie Globalisierung und Technologisierung erfordern eine Anpassung von Wertschöpfungsstrategien. Da unternehmensinterne Rationalisierungs- und Flexibilisierungspotenziale weitestgehend ausgeschöpft sind, gewinnen zunehmend Ansätze überbetrieblicher Reorganisation der Wertschöpfung an Bedeutung. Die Verbreitung und Weiterentwicklung der IuK-Technologie bilden dabei vielfach die Grundlage für eine Reorganisation zu unternehmensübergreifenden Wertschöpfungsnetzen und führen zu einer Neuverteilung von Rollen und Aufgaben zwischen den wertschöpfenden Akteuren. Kooperative, dezentralisierte und sich selbst organisierende Wertschöpfungsprozesse werden durch diese Entwicklung zwar befördert, damit verbundene Potenziale für Entwicklung und Produktion jedoch unterschätzt und daher nicht hinreichend umgesetzt. In diesem Beitrag wird zunächst der sich abzeichnende Wandel in der Wertschöpfungssystematik beschrieben und anschließend, auf der Basis einer Fallstudienanalyse, ein adäquater Bezugsrahmen für die Wertschöpfungsgestaltung entwickelt.
Analyse von Leistungsmessungen
Authors: Rudolph Mathias , Abele Eberhard , Eisele Christian , Rummel Wolfgang 
Published: May 2017

Kurzfassung
Die Forderung nach immer niedrigeren Produktionskosten führt dazu, dass zunehmend auch der Faktor Energieeffizienz bei Werkzeugmaschinen in den Fokus rückt. Innerhalb des Verbund-Forschungsprojektes e-SimPro wurden umfangreiche Leistungsmessungen an insgesamt drei Werkzeugmaschinen durchgeführt. Durch Anwendung geeigneter Methoden sollte der Einfluss der verschiedenen Maschinenzustände und Bearbeitungsprozesse auf den Energieverbrauch der Maschinen bzw. deren Komponenten untersucht werden, um hieraus die Signifikanz der vorliegenden Datenbasis zur Ableitung von Maßnahmen zur Verbesserung der Energieeffizienz nachzuweisen. Die Resultate der Leistungsmessungen wurden hierzu entsprechend analysiert, wobei univariate sowie multivariate Algorithmen der automatischen und überwachten Klassifikation eingesetzt wurden.
Zahlen – Daten – Fakten für eine moderne Produktion
Authors: Laqua Ingo 
Published: May 2017

Kurzfassung
Für die Zielsetzung einer modernen und leistungsstarken Produktion existieren zahlreiche Hilfsmittel und Managementmethoden. Diese wurden in der Vergangenheit in den meisten Unternehmen mehr oder weniger erfolgreich eingesetzt. Maßstab für die Messung des Erfolgs ist dabei neben der Wertschätzung durch den Kunden die relative Veränderung gegenüber der Ausgangssituation. Und da fängt das Problem an: ein konkretes und quantifiziertes Bild über den Ist-Zustand liegt selten vor und basiert oft auf einem Bauchgefühl. Durch Produktivitätsprogramme und Restrukturierungen wird dieser Zustand dann zwar vorübergehend verbessert, von einer systematischen Steuerung kann aber kaum die Rede sein. Verlässliche Zahlen, plausible Daten und eindeutige Fakten sind zwingende Voraussetzung für den Aufbau eines zukunftsorientierten und wettbewerbsfähigen Produktionssystems. Und da sind keine Kompromisse erlaubt!
Ganzheitliche Produktionssysteme
Authors: Dombrowski Uwe , Schmidtchen Kai 
Published: May 2017

Kurzfassung
Veränderte Rahmenbedingungen und der Druck zu einer kontinuierlichen Steigerung der Produktivität führen bei kleinen und mittelständischen Unternehmen (KMU) zur Implementierung Ganzheitlicher Produktionssysteme (GPS). Eine Übertragung der bestehenden GPS von Großunternehmen ist bei KMU jedoch nicht zielführend, da sie andere Voraussetzungen für eine GPS-Implementierung aufweisen. Im Rahmen einer Studie durch das Institut für Fabrikbetriebslehre und Unternehmensforschung der TU Braunschweig sollten die Unterschiede, die für die Konzeption und Implementierung von GPS bei KMU relevant sind, bestimmt werden. Diese sind wichtige Einflüsse zur Erarbeitung eines Referenzmodells für die Konzeption und Implementierung von GPS bei KMU.
Hybride Steuerungsstrategien in der Werkstattfertigung
Authors: Scholz-Reiter Bernd , Harjes Florian , Becker Jessica 
Published: May 2017

Kurzfassung
Individuelle Kundenwünsche haben eine Vielfalt von Produktvarianten und entsprechend kurze Innovationszyklen zur Folge. Die dadurch steigende Komplexität und Dynamik der Herstellungsprozesse stellen die Produktionsplanung und -steuerung vor eine große Herausforderung. Einen Ansatz, dynamische Abfolgen unterschiedlicher Produktionssituationen zu bewältigen, stellen situationsadaptive Steuerungskonzepte dar. Sie wählen die zu den jeweiligen Begebenheiten passende Steuerungsstrategie aus und ermöglichen somit einen effizienten Ablauf der Fertigungsprozesse. Die Leistungsfähigkeit solcher Konzepte ist jedoch wesentlich von der Verfügbarkeit geeigneter Steuerungsstrategien abhängig. Um hier die Lücken zwischen traditionellen Ansätzen zu schließen, bietet sich die Entwicklung hybrider Strategien an. Diese bilden eine Kombination bekannter Vorgehensweisen und erweitern somit das Portfolio anwendbarer Steuerungsstrategien. In diesem Beitrag wird eine solche Hybridstrategie vorgestellt und im Vergleich mit den ihr zugrundeliegenden Einzelstrategien evaluiert.
Energieeffizienz durch Analyse des Gesamtprozesses
Authors: Müller Roland , Göschel Jana 
Published: May 2017

Kurzfassung
Die Bauteilreinigung ist ein qualitätsrelevanter Fertigungsschritt, der die darauffolgenden Prozesse nachhaltig beeinflusst. Durch die wachsende Forderung nach einer energieeffizienten Fertigung und die Erschließung neuer Materialien sowie den damit verbundenen Prozesshilfsstoffen wird die Auswahl eines geeigneten Reinigungsverfahrens erschwert. Dem entgegen steht eine Vielzahl von Möglichkeiten, vorhandene Reinigungsanlagen aufzurüsten bzw. neue Reinigungsverfahren, die eine energieeffiziente Bauteilreinigung ermöglichen. Dabei ist es wichtig, den Fertigungsprozess zu analysieren und Prozesshilfsstoffe zu identifizieren, um neben der Energieeffizienz den Reinheitsanforderungen gerecht zu werden.
Entwicklung eines Multitouch-Planungstischs zur Unterstützung der partizipativen Layoutplanung
Authors: Dombrowski Uwe , Riechel Christoph 
Published: May 2017

KurzfassungDer Wunsch der Kunden nach kurzen Lieferzeiten, hoher Variantenvielfalt und geringen Kosten erfordert eine hohe Flexibilität und eine kontinuierliche Anpassung der Fabrik. Dies führt in den Unternehmen zu einem steigenden Fabrikplanungsaufwand. Um eine abgesicherte Planung zu gewährleisten, müssen alle Wissensträger des Unternehmens in den Planungsprozess einbezogen werden. Insbesondere die operativen Mitarbeiter in der Produktion sind hierbei von hoher Bedeutung, da sie auf Grund ihrer Erfahrung über umfangreiches implizites, also nicht dokumentiertes Wissen verfügen. Der vorliegende Artikel stellt die Entwicklung eines Multitouch-fähigen Planungstischs, dem T3Pad, zur Unterstützung der Mitarbeiterpartizipation in der Fabrikplanung vor. Hierbei liegt der Fokus auf der Umsetzung einer integrativen Lösung aus intuitivem Software- und bedienerfreundlichem Interaktionsdesign.
Skizzierung eines Gestaltungsrahmens für Produktstrukturen
Authors: Fischer Jörg W. , Glauche Marc 
Published: May 2017

Kurzfassung
Die informationstechnische Beherrschung und Optimierung des Produktlebenszyklus wird von Unternehmen zunehmend als Kernkompetenz begriffen, der einen strategischen Wettbewerbsfaktor darstellt. Die Beherrschung setzt die Harmonisierung und die Integration der beiden Anwendungsbereiche CAx und BOM voraus. Eine der wesentlichen, aktuellen Herausforderungen in der produzierenden Industrie ist die Umsetzung der Integration dieser konstruktions- und stücklistenorientierten Anwendungsbereiche in einem informationstechnisch ganzheitlichen Konzept. Damit soll u. a. ermöglicht werden, ein tagesaktuelles, lagerichtiges, virtuelles Produktmodell, welches sich auf Basis der möglichen vom Kunden wählbaren Optionen konfigurieren lässt, zur Verfügung zu stellen. Um die Umsetzung erreichen zu können, ist ein Gestaltungsrahmen notwendig, der bei der Integration über die methodischen und organisatorischen Aspekte hinaus auch den Aspekt der IT-Technologie berücksichtigt. Der Artikel skizziert einen solchen Gestaltungsrahmen und zeigt, wie sich auf dessen Basis eine integrierte Struktur ableiten lässt.
Bewertung von Wandlungstreibern
Authors: Gille Christian , Zwißler Frank 
Published: May 2017

Kurzfassung
Zur nachhaltigen Sicherung von Wettbewerbsvorteilen in einem zunehmend turbulenten Umfeld wird eine wandlungsfähige Unternehmensausrichtung gefordert. Insbesondere das verarbeitende Gewerbe, wie z.B. der Fahrzeug- und Maschinenbau, sieht sich dabei der Herausforderung ausgesetzt, den Auftragsabwicklungsprozess an sich wandelnde Anforderungen anzupassen. Für die Auswahl der richtigen Maßnahmen ist allerdings zunächst die Kenntnis über die tatsächlich relevanten Wandlungstreiber und deren Auswirkungen notwendig. Anhand der in diesem Beitrag beschriebenen Vorgehensweise kann in Unternehmen eine systematische Identifikation, Bewertung und Prognose von Wandlungstreibern durchgeführt werden.
Open Source Hardware
Authors: Grames Patrick P. , Redlich Tobias , Wulfsberg Jens P. 
Published: May 2017

Kurzfassung
Die interaktive Wertschöpfung und spezieller das Phänomen Open Innovation erfahren seit einigen Jahren stetig wachsende Aufmerksamkeit. Zum Thema Open Source Hardware, einem Teilbereich der Open Innovation, liegt dennoch nur wenig wissenschaftlich fundiertes Material vor. Grundlegende Charakteristika, wie z.B. Community-Beteiligung und Aufgabe von geistigem Eigentum, können bereits als technologischer und gesellschaftlicher Rahmen des Phänomens identifiziert werden. Durch den massiven Zugriff auf externe Problemlösungskompetenz und die verminderte Kapitalbindung im Produktionsbereich können Open Source Hardware-Unternehmen heute branchenspezifische Vorteile nutzen, die den traditionellen Fertigungsbetrieben vorenthalten bleiben. Dieser Beitrag wird die bedeutendsten Charakteristika systematisch aufarbeiten und, auf Basis der Ergebnisse einer qualitativen Unternehmensbefragung, die entstehenden Möglichkeiten für das Unternehmensmanagement und die Gestaltung moderner Produktionssysteme darstellen.
Adaptive Maschinenbelegungsplanung auf Basis produktspezifischer Entstehungsdaten
Authors: Reinhart Gunther , Geiger Florian 
Published: May 2017

KurzfassungDie auftragsgesteuerte Einzel- und Kleinserienproduktion ist geprägt durch eine hohe Variantenvielfalt sowie der Forderung nach kurzen Lieferzeiten. Daher ist eine belastbare Planung der Produktion unerlässlich. Die Grundlage stellen hierfür die Stammdaten der Planungssysteme dar, die häufig auf Grund ihres statischen Charakters nicht den aktuellen Bedingungen in der Produktionsebene entsprechen. Um den daraus folgenden schlechten Planungsergebnissen entgegenzuwirken, wird in diesem Artikel ein Ansatz beschrieben, der mit Hilfe der RFID-Technologie eine dynamische, produktionszustandsabhängige Stammdatenbereitstellung ermöglicht.
Effiziente Integration von Mitarbeitern in den Fabrikplanungsprozess
Authors: Dombrowski Uwe , Ernst Stefan , Riechel Christoph 
Published: May 2017

KurzfassungUnternehmen sind mehr denn je einem wachsenden, globalen Wettbewerbsdruck ausgesetzt. Der Wunsch der Kunden nach kürzeren Lieferzeiten und hoher Variantenvielfalt bei gleichen oder geringeren Kosten, führt zu einem fortwährenden Veränderungsbedarf in der Produktion und damit einhergehend zu einer kontinuierlichen Fabrikplanung im laufenden Betrieb. Zur Realisierung dieser kontinuierlichen Fabrikplanung ist es notwendig, in stärkerem Maße als bisher auch operativ tätige Mitarbeiter in die Planung einzubeziehen, um deren implizites Wissen zur richtigen Zeit für den Projekterfolg einzusetzen [1]. Eine wesentliche Herausforderung hierbei ist, die Mitarbeiter unter Beachtung der verschiedenen Aufgabenspezifika effizient in die Planung einzubinden. Der klassische Fabrikplanungsprozess berücksichtigt dies nur in Teilen. Inhalt des Artikels ist die Entwicklung einer Auswahlsystematik zur effizienten Integration von Mitarbeitern in den Fabrikplanungsprozess.
Schlanke Informationsflüsse für eine effiziente Produktion
Authors: Risch Florian , Berndt Rüdiger , Franke Jörg 
Published: May 2017

KurzfassungDie steigende Komplexität innerhalb digitaler Modelle in Produktionsunternehmen als Folge zunehmend vernetzter und globalisierter Märkte lässt die Qualität der Daten vermehrt in den Vordergrund rücken. Die Folgen – intransparente und nicht-durchgängige Kommunikations- und Informationsflüsse – werden durch die Anwendung von Simultaneous Engineering-Ansätzen sowie durch gewachsene, heterogene Systemlandschaften verstärkt. Zudem gestaltet sich die Anpassbarkeit der IT-Strukturen an neue Situationen im hoch-dynamischen Produktionsumfeld oftmals schwer, und die betroffenen Informationsflüsse auf Fertigungsebene werden durch manuelle Eingriffe und vermeintlich temporäre Notlösungen aufrechterhalten. In diesem Artikel werden Lösungsansätze für einen durchgängigen und nachhaltigen Informations- und Kommunikationsfluss zur Wahrung der Datenqualität aufgezeigt. Mittels Adaption der Wertstromanalyse auf Informationsflüsse und standardisierter Datenbereitstellung sollen zukunftsstabile Informationsprozesse zur Unterstützung von Montagearbeiten in dynamischen Marktumfeldern gewährleistet werden.
Benutzerorientierte Softwaregestaltung
Authors: Eilermann Beate , Rudow Bernd , Wandke Hartmut , Heidecke Hans-Christian , Neubauer Werner 
Published: May 2017

Kurzfassung
Benutzerorientierte Softwaregestaltung ist auch im betrieblichen Kontext wichtig: Einerseits gehen Benutzer mit hochkomplexen Arbeitsmitteln in Form von IT-Systemen um. Andererseits wird die Erwartungshaltung immer mehr durch den privaten Gebrauch moderner Computer- und Web-Anwendungen geprägt. Um zufriedenstellende Software zu entwickeln, ist es notwendig, die Benutzer noch enger und frühzeitiger in den Softwareentwicklungsprozess einzubeziehen. Davon ausgehend werden Vorgehensweisen earbeitet und in der Volkswagen AG erprobt.
Führung im Komplexitätsmanagement
Authors: Dalhöfer Jörg , Prieß Mirriam 
Published: May 2017

Kurzfassung
Zum erfolgreichen Umgang mit den Arbeiten in hochkomplexen, sozio-technischen Systemen gehören stabile, selbstbewusste und in ihren Grundbedürfnissen befriedigte Persönlichkeiten. Das Handlungsfeld von Personalverantwortlichen in industriellen Betrieben wird sich verstärkt dahin verschieben, dass eine komplexitätsbeherrschende Unternehmenskultur geschaffen bzw. ein ent sprechender Führungsstil (vor-)gelebt werden muss, welche/r die Zusammenhänge von Leistungsfähigkeit, Motivation und Stress sowie Komplexität von Aufgabenstellungen zielorientiert im Sinne der Unternehmensaufgabe und -mitarbeiter ausbalanciert.
Exzentrische Gelenke für parallelkinematische Werkzeugmaschinen
Authors: Großmann Knut , Kauschinger Bernd , Riedel Mirko 
Published: May 2017

Kurzfassung
Die Anwendungsbreite parallelkinematischer Werkzeugmaschinen ist, trotz intensiver Erforschung und Entwicklung seit Mitte der 1990er Jahre, nach wie vor eingeschränkt. Als Ursachen dafür gelten die noch nicht wirtschaftliche Beherrschung der Bewegungsgenauigkeit sowie der begrenzte Arbeitsraum. In beiden Fällen bilden die eingesetzten Gelenke entscheidende Schwachstellen. Der Beitrag berichtet von der Untersuchung einer alternativen Gelenkbauform, mit der Defizite konventioneller Gelenke umgangen werden können.
Agile Prozessplanung im Produktentstehungsprozess
Authors: Schneider Stephan , Fallböhmer Markus , Schallow Julian , Hartung Jochen , Deuse Jochen 
Published: May 2017

KurzfassungSteigende Produkt- und Prozesskomplexität sowie erhöhter Zeit- und Kostendruck innerhalb des Produktentstehungsprozesses (PEP) stellen die Prozessplanung vor die Anforderung einer kontinuierlichen Anpassung und erfordern neuartige Planungsmethoden. Im Bereich der Softwareentwicklung wurde als Reaktion auf solche permanenten Anpassungsbedarfe das Konzept der Agilen Softwareentwicklung erarbeitet, dessen Übertragbarkeit in Form einer Agilen Prozessplanung der vorliegende Artikel evaluiert und darlegt.
Modellentwicklung zur Minimierung von Geometrieabweichungen
Authors: Sölter Jens , Gulpak Maxim , Brinksmeier und Ekkard 
Published: May 2017

KurzfassungIn der Trockenbearbeitung In der Trockenbearbeitung sind vor allem die mit der Temperaturbelastung des Werkstücks einhergehenden Geometrieabweichungen, insbesondere bei hochpräzisen Bauteilen, problematisch. An der Stiftung Institut für Werkstofftechnik (IWT) Bremen wird ein neuartiges Hybridmodell zur prädiktiven Minimierung von Formabweichungen entwickelt und validiert, das die Einflüsse aus thermoelastischen Werkstückverformungen und zerspanbedingten Eigenspannungen auf Basis von Finite-Elemente-Simulationen zusammenführt.
Unterstützung des Planungsprozesses im Karosseriebau durch Energieverbrauchssimulation
Authors: Schacht Michael , Mantwill Frank 
Published: May 2017

KurzfassungStetige Energiepreissteigerungen führen auch in der Industrie zu einer vermehrten Auseinandersetzung mit der Thematik der Energieund Ressourceneffizienz. Aus diesem Grund ist sowohl die Optimierung der bestehenden Systeme als auch die frühzeitige Beeinflussung des Energieverbrauchs bereits im Planungsprozess des Karosseriebaus von Bedeutung. Dieser Artikel erläutert einen Ansatz, den Energieverbrauch einer Produktionsanlage mittels statischer und dynamischer Methoden frühzeitig prognostizieren und entsprechend Einfluss nehmen zu können.
Frühzeitige multimodale Absicherung virtueller Prototypen
Authors: Auricht Maik , Beckmann-Dobrev Boris , Stark Rainer 
Published: May 2017

Kurzfassung
Als Lösungsansatz zur multimodalen und domänenübergreifenden Beurteilung von virtuellen Prototypen in frühen Phasen der Produktentstehung führt dieser Beitrag das Konzept des Smart Hybrid Prototyping (SHP) ein. Dieses fußt auf Methoden der Mixed Reality und erweitert diese um intelligente Techniken, die das Erleben des virtuellen Prototyps gestatten. Hierfür dienen mechatronische Systeme als Brücke zwischen physischer Realität und digitaler Virtualität.
Schlanke Zusammenarbeit in der Produktentwicklung
Authors: Mehrle Peter , Vendég Tihamér , Hammer Axel , Weber Matthias 
Published: May 2017

KurzfassungEntwicklungsprojekte werden mit zunehmenden Herausforderungen konfrontiert: verkürzte Entwicklungszeiten, geringere Ausgaben bei zugleich erhöhter Produktqualität und gestiegenem Variantenreichtum. Erfolgreiche Original Equipment Manufacturers (OEM) fokussieren sich auf ihre Kernkompetenzen und nutzen Synergieeffekte aus der Zusammenarbeit mit Entwicklungspartnern. Die Anzahl von firmenübergreifenden Entwicklungsprojekten, bei denen komplette Systeme überwiegend bei Lieferanten oder Ingenieursdienstleitern entwickelt werden, steigt stetig. Die MBtech Consulting hat einen vielversprechenden Ansatz für Aufbau und Ablauf von produktbasierten Entwicklungsprojekten konzipiert. Ergebnis ist die Optimierung von Effektivität und Effizienz in den Bereichen Zusammenarbeitsgefüge, -strategie, -kultur und Kommunikation, wodurch Verschwendungen bereits in ihrer Ursache beseitigt werden. Die neue Vorgehensweise basiert auf der Analyse von „Best Practices“ in der Automobilindustrie und einer Übertragung der Lean-Prinzipien auf firmenübergreifende Entwicklungsprojekte.
Handlungsfelder der dynamischen Austaktung
Authors: Reinhart Gunther , Pröpster Markus 
Published: May 2017

KurzfassungIm Rahmen eines Forschungsprojekts zwischen einem Nutzfahrzeughersteller und dem Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) wird ein Prozess zur dynamischen Austaktung variantenreicher Montagelinien entwickelt. Ziel des Projekts ist es, die Montage zu befähigen, durch eine schnelle Anpassung der Austaktung auf eine sich ändernde Nachfrage reagieren zu können. Die Schwerpunkte des Projekts liegen auf der Entwicklung einer Methodik zur Austaktung, auf der Berücksichtigung des flexiblen Mitarbeitereinsatzes, auf Konzepten zur wandlungsfähigen Gestaltung der Montagelinie und auf einem Monitoringprozess zur Identifikation des Anpassungsbedarfs.
Lean Management in indirekten Bereichen
Authors: Schuh Günther , Potente Till , Bachmann Fabian , Nuyken Timo 
Published: May 2017

Kurzfassung
Viele Unternehmen führen Lean Management mit Fokus auf Einzelmethoden ein, häufig bleiben jedoch die erhofften Erfolge aus. Der vorliegende Beitrag zeigt auf, dass für eine erfolgreiche Einführung von Lean Management der Wandel der Unternehmenskultur von entscheidender Bedeutung ist. Es werden wichtige unternehmerische Kulturelemente identifiziert und deren Beeinflussbarkeit über zentrale Lean Management-Methoden diskutiert. Der Artikel zeigt außerdem anhand von drei kritischen Erfolgsfaktoren, wie die Einführung von Lean Management in indirekten Bereichen gelingen kann.
Berechnung von Temperaturfeldern an Werkzeugmaschinen
Authors: Großmann Knut , Städel Christian , Galant Alexander , Mühl Andreas 
Published: May 2017

Kurzfassung
Das zeitlich veränderliche Temperaturfeld an Werkzeugmaschinen bedingt zeitabhängige Verformungen der Maschine und damit Verlagerungen an der Wirkstelle, welche die erreichbaren Werkstückgenauigkeiten begrenzen. Die Kenntnis dieses Temperaturfelds ist sowohl für die zielgerichtete Gestaltung und Variantenbewertung im Rahmen der Maschinenentwicklung als auch für die steuerungsintegrierten Ansätze zur Korrektur der thermisch bedingten Bewegungsfehler erforderlich. Insbesondere die Echtzeitkorrekturen setzen jedoch schnelle Berechnungsmethoden für das Temperaturfeld der Werkzeugmaschinen-Struktur und damit entsprechend kompakte Modelle voraus. In diesem Beitrag werden am Beispiel des Ständers einer Fräsmaschine ausgehend von der CAD-Geometrie, drei Wege zur Erzeugung kompakter Berechnungsmodelle für das Temperaturfeld vorgestellt und mit einer transienten thermischen FE-Rechnung einer geometrisch detailliert abgebildeten Ständerstruktur hinsichtlich Aufbereitungsaufwand, Modelldimension, Rechenzeit und Ergebnisqualität verglichen.
Effiziente Simulation durch Modellordnungsreduktion
Authors: Großmann Knut , Galant Alexander , Mühl Andreas 
Published: May 2017

Kurzfassung
Bei der thermo-elastischen FE-Modellierung großer Werkzeugmaschinen-(WZM)-Strukturen entstehen komplexe, rechenintensive Modelle. Die Verringerung der Rechenzeit ist essentiell sowohl für die Designoptimierung als auch für die steuerungsintegrierte Korrektur thermischer Verformungen. In diesem Artikel wird gezeigt, wie ein komplexes thermo-elastisches FE-Modell einer Werkzeugmaschinen-Baugruppe zu einem kompakten, rechenzeitsparenden Berechnungsmodell reduziert wird. Die Anwendung der im Beitrag vorgestellten Verfahren bringt im Vergleich zur konventionellen thermo-elastischen FE-Simulation eine Rechenzeitverkürzung bis zu einer Größenordnung von 1: 1000 bei praktisch vernachlässigbarem Genauigkeitsverlust. Das Verfahren wird an der Ständer-Baugruppe einer Fräsmaschine demonstriert.