Volume 104, Issue 6

Kurzfassung Der vorliegende Artikel beschreibt eine Methode zur Optimierung des thermischen, spindellastabhängigen Verhaltens von Fräsmaschinen, die im Rahmen des von der EU geförderten Projekts „NEXT“ entwickelt wurde. Das thermoelastische Maschinenverhalten, d.h. die lastabhängige Temperaturverteilung und die daraus resultierende Verformung der Maschinenstruktur, wird von einer Vielzahl konstruktiver und wärmetechnischer Faktoren bestimmt [1–3]. Auf Grund dessen entwickelt das WZL eine indirekte Kompensationsmethode. Das thermoelastische Maschinenverhalten wird dabei experimentell auf Basis von drehzahl- und leistungsabhängiger Belastung mit einer Belastungseinheit ermittelt. Die Übertragungsfunktion zwischen Drehzahl bzw. Wirkleistung der Spindel als Eingangsgrößen und der Verlagerung des TCP als Ausgangsgröße wird als Summe aus zwei Verzögerungsgliedern zweiter Ordnung (PT2) beschrieben.

Kurzfassung Im Rahmen des Sonderforschungsbereich Transregio 10 (SFB/TR 10) „Integration von Umformen, Trennen und Fügen für die flexible Fertigung von leichten Tragwerkstrukturen“ wird eine Prozesskette zur produktflexiblen Kleinserienfertigung von Space-Frame-Rahmenstrukturen aufgebaut. An diesem Forschungsprojekt sind Institute der Technischen Universität Dortmund, der Technischen Universität München und der Universität Karlsruhe (TH) beteiligt. Um bereits frühzeitig die Qualität und die Zuverlässigkeit der Prozesskette zu verbessern, wurde in einem standortübergreifenden Qualitätsarbeitskreis eine System-FMEA Prozess für die einzelnen Teilprozesse durchgeführt. Mit dieser konnten projektbegleitend potenzielle Fehlerschwerpunkte ermittelt und gezielt Gegenmaßnahmen eingeleitet werden. Im folgenden Artikel werden die eingeleiteten Fehlervermeidungsmaßnahmen für die am SFB/TR 10 beteiligten Prozesse und Verfahren beschrieben. Die Prozesse sind im Einzelnen: Das mehrachsige Runden beim Strangpressen sowie das darauf folgende fliegende Abtrennen zur Herstellung der Rahmenelemente, eine flexible und intelligente Greiftechnik in Kombination mit einer Handhabungs- und Bearbeitungskinematik zur spanenden Bearbeitung sowie als letzte Schritte die Verfahren Innenhochdruckfügen, Rührreibschweißen und Laserstrahlschweißen zum Fügen der Einzelteile zu einer Rahmenstruktur.

Kurzfassung Unternehmen sehen sich zunehmend mit einer Verkürzung der Produktlebenszyklen konfrontiert und sind daher gezwungen, ihre Produktion ständig an die neuen Kundenanforderungen anzupassen. Die Projektierung ist dabei für eine optimale Errichtung neuer oder für die Umstrukturierung bzw. Modernisierung bestehender Produktionsstandorte verantwortlich. Damit jedoch der steigende Zeitdruck keinen Einfluss auf die allgemeine Planungsqualität nimmt, werden Projektierungsprozesse und die verwendeten Werkzeuge ständig optimiert. Das Ziel liegt in einer Erhöhung der Planungsqualität und damit der Verbesserung der Wirtschaftlichkeit des gesamten Produktionsprozesses.

Kurzfassung Bedingt durch die steigende Anzahl von Produktneuanläufen und Produktionsverlagerungen in Netzwerken gewinnt das Anlaufmanagement zunehmend an Bedeutung. Auf Grund der Messung und Überwachung der Qualität im Produktionsanlauf können enorme Kosten- und Zeitersparnisse erreicht werden. Dadurch lassen sich entscheidende Wettbewerbsvorteile erzielen. Dieser Artikel stellt die Wichtigkeit und die Vorteile der Qualitätsmessung und -überwachung im Produktanlauf dar und führt eine neue Kennzahl zur Messung der Qualität im Produktanlauf ein: Die Ramp-up Failure Rate (RFR).

Kurzfassung Produktqualität ist in der Wahrnehmung des Kunden mehr als die Schnittmenge von objektiven Anforderungen und realisierten Produktmerkmalen. Produktqualität liegt im Auge des Betrachters und ist damit eine individuelle und subjektiv geprägte Kenngröße. Zur erfolgreichen Differenzierung im Wettbewerb besteht die Herausforderung für Unternehmen in der systematischen Teilobjektivierung und Antizipation der Qualitätsbewertung aus Sicht aktueller und künftiger Kunden. Der folgende Artikel stellt einen sequentiellen Ansatz vor, um die Qualitätswahrnehmung und -beurteilung aus Kundensicht zu spezifizieren. Dies ermöglicht Forderungen und Erwartungen zu strukturieren, zusammenzuführen und verlustfrei in Produktmerkmale zu überführen. Ziel hierbei ist eine effektive und ressourcenschonende Produktentwicklung.

Kurzfassung Qualitätsregelung in der manuellen Montage konzentriert sich heute in der Regel auf Maßnahmen zur kontinuierlichen Verbesserung von Prozessen und Produkten. Hierfür steht ein umfassender Methodenkatalog zur Verfügung. Aus Fehlern zu lernen ist dabei ein wesentlicher Bestandteil einer funktionierenden Qualitätsregelung. Dieser Beitrag beschreibt daher das Industrial Learning, eine Erweiterung klassischer Ansätze zu sozio-technischen Qualitätsregelkreisen zur Einbeziehung des lernenden Mitarbeiters in die Qualitätsregelung manueller Montageprozesse.

Kurzfassung Das Agieren in globalen Produktionsnetzen verlangt nach strategischen Standortentscheidungen. Dabei ist nicht nur die Standortwahl selbst ein Optimierungsproblem, sondern auch die aufeinander abgestimmte Verteilung von betrieblichen Funktionen, wie z.B. Entwicklung oder Produktion, auf die Standorte. Vielfältige Beispiele aus der Praxis zeigen, dass beim Management von Schnittstellen zwischen den Funktionen Probleme entstehen, wenn diese standortübergreifend miteinander kooperieren müssen. Eine vollständige Methode mit dem Ziel der Bewältigung dieses Problems existiert derzeit nicht. In diesem Beitrag wird eine Vorgehensweise zur geeigneten Verteilung von Funktionen auf globale Standorte bei gleichzeitiger Sicherstellung einer effizienten Zusammenarbeit dieser untereinander vorgestellt. Angestrebt wird der Einsatz der Methode sowohl bei der Konfiguration eines neuen Netzwerks als auch zur Unterstützung von Restrukturierungsvorhaben, die das gesamte Produktionsnetzwerk betreffen.

Kurzfassung Mechanisches Bohren von Kompositwerkstoffen kann auf Grund der Prozesskräfte zu Schädigungen der Bauteile, speziell an den Decklagen, führen. Die in der Regel flächigen Bauteile weisen hohe Festigkeiten in der Werkstückebene auf, sind allerdings wegen ihres heterogenen Aufbaus anfällig, wenn Kräfte senkrecht dazu eingeleitet werden. Besonders beim Bohren kann diese Problematik nur schwer umgangen werden. Vorhandene Ansätze reichen von speziell gestalteten Werkzeuggeometrien, der Verwendung von Abstützplatten bis zu mehrachsiger Bearbeitung in Form von Zirkularfräsen. Das gemeinsame Ziel dieser Ansätze ist es, die an den Decklagen nach außen wirkenden Axialkraftkomponenten zu reduzieren. Durch das hier vorgestellte Verfahren Taumelfräsen sollen im Gegensatz dazu die Kräfte nicht nur reduziert, sondern die an den Decklagen resultierenden Axialkräfte gezielt ins Werkstückinnere gerichtet werden. Damit lassen sich Bohrungen mit geringeren Decklagenschädigungen herstellen. In diesem Artikel werden die Prozesskinematik und die sich dadurch ergebenen Prozesskräfte analytisch beschrieben sowie experimentelle Referenzergebnisse vorgestellt.

Kurzfassung Im Zuge wachsender Anforderungen an die Fertigungsqualität von Blechteilen steigen auch die Ansprüche an die zu verarbeitenden Feinbleche. Herstellungsbedingt weisen Bleche und Blechbänder häufig Imperfektionen auf. Die auftretenden Planheitsfehler können von abwickelbarer und nicht abwickelbarer Geometrie sein. Abwickelbare Planheitsfehler lassen sich mit Rollenrichtmaschinen nachträglich beseitigen. Die Entfernung nicht abwickelbarer Planheitsfehler ist bislang nur mit Hilfe so genannter Streckenrichtmaschinen prozesssicher möglich. Eine relativ neue Bauart von Rollenrichtmaschinen ist mit biegsamen Rollen ausgestattet, mittels derer nicht abwickelbare Planheitsfehler behoben werden können. In der vorgestellten Arbeit werden Berechnungsansätze zur Einstellung solcher Maschinen entwickelt.

Kurzfassung Im 1. Teil der Artikelreihe zum Thema Modellierung von Zerspanprozessen wurden die Modellierung der thermomechanischen Wechselwirkungsprozesse und die Reibung zwischen Werkzeug und Werkstück bei der Erstellung von FEM-Modellen des Zerspanprozesses behandelt. Der 2. Teil beschäftigte sich mit der Realisierung der Bruchkriterien beim Modellieren der Zerspanprozesse für unterschiedliche Metalle und Legierungen, für die eine Annahme über die Isotropie und Homogenität des zu bearbeitenden Materials getroffen werden kann. Im hier vorliegenden 3. Teil werden thermomechanische Materialmodelle zur Modellierung von Zerspanprozessen vorgestellt. Die Besonderheiten von Zerspanprozessen stellen spezifische Anforderungen an die Charakteristiken der mechanischen Eigenschaften des zu bearbeitenden Werkstoffs. Für die Realisierung eines allgemein anerkannten und kompletten FE-Zerspanmodells bei praxisgerechten Schnittparametern sollte daher die Bestimmungsgleichung als eine integrale thermo-mechanische Charakteristik des zu bearbeitenden Werkstoffs die Zusammensetzung der drei grundlegenden Parameter des Deformationsprozesses (plastische Deformationen, Intensität der Deformationsgeschwindigkeit und Zerspantemperatur) mit der Fließgrenze plausibel widerspiegeln. Der 4. Teil mit der Beschreibung der FEM-Modellierung als moderner Ansatz zur Untersuchung und Optimierung von Zerspanprozessen schließt die Artikelreihe ab.

Kurzfassung Die Herstellung elektronischer Komponenten und Systeme wird geprägt durch eine zunehmende Miniaturisierung bei gleichzeitig steigendem Funktionsumfang der elektronischen Flachbaugruppe. Die sich hieraus ergebende Komplexität wirkt sich in erheblichem Umfang auf die eingesetzten Fertigungsprozesse aus. Begleitet wird diese Entwicklung durch einen immensen Kostendruck, dem sich global agierende Unternehmen in diesem Umfeld stellen müssen. Vor diesem Hintergrund kommt dem Schablonendruckprozess von Lotpaste in der Aufbau- und Verbindungstechnik eine besondere Bedeutung zu. Im Rahmen dieses Beitrags wird ein Konzept zur Beurteilung der Prozessfähigkeit des Schablonendrucks vorgestellt, mit dem die Qualitätsleistung dieses Prozesses beurteilt werden kann. Ausgehend von der allgemeinen Beschreibung des Schablonendruckprozesses wird die Definition der wesentlichen Qualitätsmerkmale ebenso erläutert wie das Vorgehen bei der Stichprobenentnahme. Auf Basis der identifizierten Verteilungszeitmodelle werden anschließend die einzelnen Fähigkeitsindizes berechnet. Ein Schwerpunkt dieses Beitrags stellt die Interpretation der erzielten Ergebnisse sowie eine Herleitung geeigneter Maßnahmen zur Optimierung des Schablonendruckprozesses dar.

Kurzfassung Im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekts „Maschinenzustandsbasierte Verfügbarkeitsdienstleistungen für hochproduktive Fertigungsanlagen – Make-it“ werden innovative Verfahren zur Verfügbarkeitsoptimierung sowie zur Prognose und Kontrolle der Lebenszykluskosten von Werkzeugmaschinen entwickelt. Die Grundlage hierfür bilden Methoden zur komponentenspezifischen Zustandsüberwachung und Restlebensdauerprognose sowie eine darauf aufbauende zustands- und kostenorientierte Instandhaltungsplanung.

Kurzfassung Die Werkzeuglogistik nimmt innerhalb des Werkzeugwesens der spanenden Fertigung eine wichtige Rolle ein. Sie sichert über die Planung und Kontrolle von Bestandsmengen sowie über die Bereitstellung von Werkzeugen an der Maschine den reibungslosen Ablauf der Produktion. Die richtigen Werkzeuge in der richtigen Menge zur richtigen Zeit am richtigen Ort zu minimalen Kosten bereitzustellen umschreibt dabei das Ziel der Werkzeuglogistik am besten. Hierbei bieten in den letzten Jahren verschiedene Unternehmen die Übernahme der internen Werkzeuglogistik, vollumfänglich oder teilweise, an. Dabei werden erhebliche Kostenersparnisse versprochen. Ob und in welchem Umfang die Integration eines Werkzeuglogistikdienstleisters in die eigenen Prozesse sinnvoll ist, hängt dabei stark vom eigenen Unternehmen ab. Im Rahmen dieses Artikels wird aufgezeigt, welche grundsätzlichen Möglichkeiten zur Gestaltung der eigenen Werkzeuglogistik, insbesondere der Anordnung und Bewirtschaftung der Lager, bestehen. Des Weiteren werden die Voraussetzungen für die Eignung der unterschiedlichen Konzepte sowie die Chancen und Risiken der Integration eines Werkzeuglogistikdienstleisters aufgezeigt.

Kurzfassung Individuelles und kollektives Wissen in Unternehmen sind kritische Ressourcen, die nachhaltig bewirtschaftet und für die Zukunft weiter entwickelt werden müssen. Während der erste Teil dieses zweiteiligen Beitrags den Nutzen der Modellierung wissensintensiver Geschäftsprozesse mittels einer wissensorientierten Beschreibungssprache aufzeigte, geht der zweite Teil vertieft auf das systemische Zusammenspiel der wirkenden Einflussfaktoren für die Wissensbewirtschaftung in Unternehmen ein. Der hier vorgestellte Ansatz beschreibt, wie relevante Systemfaktoren identifiziert, deren Einfluss innerhalb des komplexen Wirkungsgefüges analysiert und daraus wirksame Stellfaktoren abgeleitet werden können. Damit wird die Voraussetzung geschaffen für die Simulation des dynamischen Systemverhaltens, die als wesentliches Instrument für das Abschätzen der positiven und negativen Konsequenzen durch steuerndes Eingreifen des Managements dient.

Kurzfassung Die Einsatzfelder für die Machine-to-Machine (M2M)-Kommunikation werden immer breiter. Nicht von ungefähr soll die Zahl der weltweit verkauften M2M-Funkmodule von 73 Millionen verkauften Einheiten im Jahr 2008 auf 430 Millionen in 2013 rasant zunehmen. Doch die automatische Informationsübertragung zwischen Maschinen, Anlagen oder Geräten über Mobilfunk und Internet bringt auch Sicherheitsrisiken mit sich, die vor dem Masseneinsatz dieser Technologie gelöst werden müssen. Dazu gehört zunächst einmal, die Machine-to-Machine-Kommunikation nachhaltig vor Manipulationen zu schützen. Hinzu kommt der Authentizitätsnachweis der eingesetzten Feldgeräte – vor dem Hintergrund zunehmender Produktpiraterie kein gering zu bewertendes Problem. Verschlüsselungstechniken und besonders Authentifizierung der Kommunikationspartner sind zwei bewährte Schutzmaßnahmen, die auch in der automatisierten Echtzeitkommunikation zum Einsatz kommen können. Wird dabei asymmetrische Kryptographie in Form von Public-Key-Infrastrukturen (PKI) angewendet, so müssen diese im neuen Kontext auch neu definiert und bewertet werden.

Kurzfassung Beschaffung von Komponenten in Ländern mit niedrigerem Kostenniveau birgt viele Möglichkeiten zur Senkung der Produktkosten. Um dieses Potenzial zu nutzen, müssen jedoch der Kostenbegriff ganzheitlich aufgefasst und das Vorgehen über das eines reinen Low Cost Country Sourcings hinaus erweitert werden. Außerdem gilt es, eine Reihe von Faktoren zu berücksichtigen, wenn die Initiative erfolgreich sein soll. Diese Erfolgsfaktoren sowie ein in der Praxis erprobter Prozess, von der Bauteilidentifikation über die Lieferantenidentifikation und -integration bis hin zur Umsetzung, werden nachfolgend vorgestellt. Abschließend zeigen die Autoren, wie dieser Prozess in einem Unternehmen implementiert und seine Umsetzung gesteuert werden können.