670 Industrielle Fertigung
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Over the course of the last decade 3D printing has become a more established technology in terms of prototype development (rapid prototyping). The current effort is focused on transferring this knowhow into a product driven approach in order to manufacture even small batch sizes more economic. In terms of this work, this idea is adapted for the development of injection molds (rapid manufacturing). Hereby, a hardened polymer is used to create a forming cavity instead of tool-steel. In order to fulfil the mechanical process requirements of micro injection molding such as form stability under temperature and pressure this cavity is nevertheless integrated into a metal housing. A first set of experiments has been carried out using this develop mold to verify the capabilities of the developed prototype as well as molding process. Based on these first results, an optimization is carried out to improve the next iteration of this molding tool.
3 dimensional (3D) printing evolved during the last decade to a consumer friendly and affordable craft. Furthermore, implementations of this techniques in the field of biotechnological research and development within laboratories is a very expansive process. Bio-printers’ prices cover a wide spectrum and most basic models are available for around 5000€. On the other end, high-end printer machines with a vast variety of features are available for several hundreds of thousands of euros. Thus, due to the immense potential in the field of Biotechnology the availability of this technology for research purpose should be enhanced. A developed ecological syringe extruder prototype for processing of biological based gels has been further improved. The original prototype was capable to processing multiple layers of agar with concentrations of 1% and 2.5%. Based on these results the prototype was revised regarding printing process parameter, which include among others applied forces to the substrate, air-ventilation, and heating of the substrate. The process behavior will be simulated with computational fluid dynamics for the processing of biological based substrate. After a concluding validation these results are intended to be implemented into a new design for improved processing of a variety of bioinks.
The operation of manufacturing systems is increasingly accompanied by data-driven continuous improvement processes and product traceability is required. Commonly, radio-frequency identification (RFID) technology is applied to track the flow of a uniquely-identifiable workpiece along various stations or waypoints within a factory. Based on an automotive use case, this paper describes how to analyze the resulting traceability data in order to identify several properties of a manufacturing system. The acquired knowledge can support performance evaluation and facilitate model building for material flow simulation as a foundation for digital twins and cyber-physical production systems.
Die Dynamik von Marktveränderungen sowie die Notwendigkeit der kostenwirksamen Umsetzung aktueller Strategien der Fabrik- und Werkstättengestaltung erfordern ein ständiges kritisches Reengineering der in den Industrieunternehmen vorhandenen Produktionsstrukturen.
Am Beispiel von Praxislösungen "lagerintegrierter Fertigungskomplexe" der Teilefertigung in einem Unternehmen des Maschinen- und Gerätebaus werden die Grundprinzipien der realisierten Gestaltungslösung, Nutzungserfahrungen sowie die Schwerpunkte des Reengineerings dargestellt.
Herstellung von Gewinden durch Gewindeschneiden in Gegengewichtsbohrungen von Großkurbelwellen
(2010)
Das Thema beschäftigt sich mit dem Herstellen von Gewinden in Gegengewichtsflächen von Großkurbelwellen. Diese Publikation ist ein Teil der angewandten Forschung. Bei großen Gewindebohrungen ist das Gewindeschneiden produktiver als Gewindefräsen. Die Geschäftsführung der Gröditzer Kurbelwelle GmbH (GKW GmbH) möchte das Verfahren in die Produktion einführen. Der Herstellungsprozess muss dazu reproduzierbar und sicher und die Lebensdauer der Gewindebohrer bekannt sein.
Dem Projektteam war die Aufgabe gestellt das technologische und logistische Konzept für die Produktion von Drehautomaten in einer vorhandenen Halle bei vorgegeben Arbeitstakten zu erarbeiten. Durch die Variantenanalyse der verschiedenen technologischen Möglichkeiten bezüglich der maßgeblichen Kenngrößen wie Platzbedarf, Rüstzeit, Standzeit und Transportgeschwindigkeit wurden die Technologien ausgewählt und dass Hallenlayout für die konzipierte Fließfertigung mittels Microsoft Visio erstellt. Die entwickelte Fertigung besteht aus 6 Montage – und 4 Pufferplätzen. In der Farbvorbereitung bestehen zwei Arbeitsplätze sowie ein Bereitstellungsplatz. Im Bereich der Farbgebung wurden zur Vermeidung eines Produktrücktransports nach der Farbvorbereitung jeweils eine Spritz- und Trockenkabine hintereinander angeordnet. Im Bereich der Verpackung sind zwei Arbeits- und zwei Versandplätze vorgesehen. Dies ermöglicht auch während Spitzenlastzeiten eine problemlose Bearbeitung. Mit dem erarbeiteten Soll-Konzept wurde die Zielstellung der Lehrveranstaltung erreicht und durch die Anwendung einer logistischen Simulationssoftware eine komplexere Problembearbeitung durchgeführt.
Natürliche Öle haben in den vergangen Jahren, nicht nur wegen der ansteigenden Preise für Mineralöle, sondern vor allem unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit als nachwachsende Rohstoffe zunehmendes Interesse gefunden [1]. Obwohl sie sich in ihrem chemischen Aufbau als Triglyceride grundlegend von den Kohlenwasserstoffen der Mineralöle unterscheiden, können native Öle mit anwendungsspezifisch modifizierten Eigenschaftsprofilen adäquaten Ersatz für mineralische Produkte in werkstofflichen Anwendungen bieten. So liegt der Anteil von Bioschmierstoffen am Gesamtverbrauch von Schmierstoffen und Hydraulikflüssigkeiten in Deutschland bei 3,4 Prozent [2]. Die Weltagrarmärkte für Ölsaaten zeigen eine Dominanz von Sojabohnen (220 Mio. t). Bereits 1998 wuchsen in den USA 40 % der Sojabohnen und der Baumwolle mit genetisch modifizierten Pflanzen [3]. In den daraus gewonnenen Pflanzenölen ist die über die Nukleinsäuren bestimmbare genetische Herkunft nicht mehr nachweisbar. In der Europäischen Union nimmt der Anbau von Raps (15 Mio. t) eine führende Stellung ein. Eine lebhafte Nachfrage kommt hier vor allem aus dem Nahrungsmittel- und Energiebereich, die stoffliche Nutzung im Bereich der Kunststoffe spielt bislang eine eher untergeordnete Rolle. Im Non-Food-Bereich wird der größte Anteil heute in Deutschland und auch in den anderen Ländern der Europäischen Union für Kraftstoffe verwendet. Mit der EU-Richtlinie 2003/30/EG wird das Ziel verfolgt, bis zum Jahr 2010 den Anteil der Biokraftstoffe auf 5,75 % zu erhöhen [4]. Im Jahr 2005 wurden in Deutschland allein 1,7 Mio. t Biodiesel auf der Basis von Rapsöl erzeugt [5]. Weitere landwirtschaftliche Produkte mit hohem Potential als Rohstoffe für die Industrie sind beispielsweise Stärke, aber auch Fasern. Generell ist z. B. im Bereich der Fasern ein Trend zu Naturstoffen zu verzeichnen, der sich etwa in der Wiederentdeckung von Flachs und Hanf als heimische Naturfasern ausdrückt. Auch Polymere auf Basis natürlicher Rohstoffe finden immer wieder Anwendungen für Produkte aus Cellulose oder Stärke sowie Produkte auf tierischer Basis. Die natürlichen Polymere werden die künstlichen jedoch nicht verdrängen und schon gar nicht vollständig ersetzen können [6]. Produkte aus natürlichen Rohstoffen behaupten sich dann am Markt, wenn sie über gute Qualitäten verfügen, leicht herzustellen und damit preiswert sind. Gelingt es, den Kunden vom Mehrwert derartiger Materialien zu überzeugen, haben diese Produkte beträchtliches Potential am Markt, insbesondere wenn sie über besondere Eigenschaften verfügen. So tragen z. B. viele Verbraucher lieber natürliche Fasern wie Seide (tierische Basis) oder Baumwolle (pflanzliche Basis)