Die globale Herausforderung ist mit minimalen Ressourcen eine maximale Wertschöpfung zu erzielen. Zur Lösung wurde die strategische Initiative E3-Produktion initiiert. Innovationen zur integrativen Entwicklung von Produkten und Produktionssystemen für die ressourceneffiziente, digitale Fabrik der Zukunft werden für die zielgerichtete Anwendung in der industriellen Praxis vorbereitet.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Die globale Herausforderung ist mit minimalen Ressourcen eine maximale Wertschöpfung zu erzielen. Zur Lösung wurde die strategische Initiative E3-Produktion initiiert. Innovationen zur integrativen Entwicklung von Produkten und Produktionssystemen für die ressourceneffiziente, digitale Fabrik der Zukunft werden für die zielgerichtete Anwendung in der industriellen Praxis vorbereitet.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Die Digitalisierung in der Produktion ist ein zentrales Zukunftsthema für den Innovationsstandort Deutschland. Ihre konsequente Umsetzung trägt dazu bei, Mehrwerte zu schaffen und international wettbewerbsfähig zu bleiben. Die Digitalisierung vernetzt Kunden und Mitarbeiter, Produkte und Technologien, Maschinen und Systeme bis hin zu Lieferketten und Produktionsnetzen und rückt so die gesamte Wertschöpfungskette in den Fokus von Ressourceneffizienz, Produktivität und Flexibilität. Speziell die Materialflusssimulation als digitales Werkzeug zur Entscheidungsunterstützung bei der Planung, Inbetriebnahme und im Betrieb von Fabrik- und Logistiksystemen kann vielfältige Hinweise und Informationen geben, um diese komplexen Systeme in ihren Abläufen und Strukturen sowie den mannigfaltigen Interdependenzen aller Elemente systematisch zu durchdringen und kontinuierlich zu verbessern.
Als größte europäische Simulationstagung für Produktion und Logistik präsentiert die ASIM Fachtagung dazu alle zwei Jahre zukunftsweisende Trends, Forschungsergebnisse und aktuelle Entwicklungen sowie interessante Anwendungen in der Industrie. Der vorliegende Tagungsband umfasst die Beiträge der 18. ASIM Fachtagung „Simulation in Produktion und Logistik“ (SPL‘2019) am Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU in Chemnitz. Diskutiert werden zahlreiche neue Forschungsaspekte und Anwendungsbeispiele, von Fragen der effizienten Datenbereitstellung und automatischen Modellerstellung, der Simulationsnutzung zur virtuellen Assistenz, im Gutachterwesen oder im Rahmen von Lernumgebungen, der simulationsbasierten Bewertung und Optimierung von fahrerlosen Transportsystemen oder von Fertigungssteuerungsstrategien, um nur einige wenige zu nennen. Ganz bewusst stehen die Berichte aus Forschung und Lehre, Entwicklung und industrieller Nutzung gleichberechtigt nebeneinander und folgen so unserem Anspruch, Trends aufzugreifen, für Visionen zu begeistern und konkrete Lösungen zu präsentieren.
Aktualisiert: 2022-06-30
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Die Digitalisierung in der Produktion ist ein zentrales Zukunftsthema für den Innovationsstandort Deutschland. Ihre konsequente Umsetzung trägt dazu bei, Mehrwerte zu schaffen und international wettbewerbsfähig zu bleiben. Die Digitalisierung vernetzt Kunden und Mitarbeiter, Produkte und Technologien, Maschinen und Systeme bis hin zu Lieferketten und Produktionsnetzen und rückt so die gesamte Wertschöpfungskette in den Fokus von Ressourceneffizienz, Produktivität und Flexibilität. Speziell die Materialflusssimulation als digitales Werkzeug zur Entscheidungsunterstützung bei der Planung, Inbetriebnahme und im Betrieb von Fabrik- und Logistiksystemen kann vielfältige Hinweise und Informationen geben, um diese komplexen Systeme in ihren Abläufen und Strukturen sowie den mannigfaltigen Interdependenzen aller Elemente systematisch zu durchdringen und kontinuierlich zu verbessern.
Als größte europäische Simulationstagung für Produktion und Logistik präsentiert die ASIM Fachtagung dazu alle zwei Jahre zukunftsweisende Trends, Forschungsergebnisse und aktuelle Entwicklungen sowie interessante Anwendungen in der Industrie. Der vorliegende Tagungsband umfasst die Beiträge der 18. ASIM Fachtagung „Simulation in Produktion und Logistik“ (SPL‘2019) am Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU in Chemnitz. Diskutiert werden zahlreiche neue Forschungsaspekte und Anwendungsbeispiele, von Fragen der effizienten Datenbereitstellung und automatischen Modellerstellung, der Simulationsnutzung zur virtuellen Assistenz, im Gutachterwesen oder im Rahmen von Lernumgebungen, der simulationsbasierten Bewertung und Optimierung von fahrerlosen Transportsystemen oder von Fertigungssteuerungsstrategien, um nur einige wenige zu nennen. Ganz bewusst stehen die Berichte aus Forschung und Lehre, Entwicklung und industrieller Nutzung gleichberechtigt nebeneinander und folgen so unserem Anspruch, Trends aufzugreifen, für Visionen zu begeistern und konkrete Lösungen zu präsentieren.
Aktualisiert: 2022-06-30
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Die globale Herausforderung ist mit minimalen Ressourcen eine maximale Wertschöpfung zu erzielen. Zur Lösung wurde die strategische Initiative E3-Produktion initiiert. Innovationen zur integrativen Entwicklung von Produkten und Produktionssystemen für die ressourceneffiziente, digitale Fabrik der Zukunft werden für die zielgerichtete Anwendung in der industriellen Praxis vorbereitet.
Aktualisiert: 2023-03-31
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Neben den prozessbedingten Einflussgrößen stellen die Pressenkennwerte einen entscheidenden Faktor für die Bauteilqualität, die Inbetriebnahme der Werkzeuge und die Anlagenverfügbarkeit dar. Die Pressenkennwerte werden erstmalig im Rahmen der Maschinenabnahme ermittelt. Folgeüberprüfungen finden nur vereinzelt statt.
Weiterhin sind für Großpressen zur Karosserieteilefertigung keine standardisierten Verfahren zur Ermittlung von qualitätsbestimmenden Kennwerten vorhanden, so dass eine Vergleichbarkeit der Pressenkennwerte untereinander oftmals nicht möglich ist. Daher befasst sich die vorliegende Arbeit mit der standardisierten Ermittlung von
Kennwerten von einfachwirkenden Pressen aus den Bereichen Werkzeugbau und Presswerk. Hierzu wird eine neuartige Mess- und Belastungseinrichtung eingesetzt. Priorisiert sind die Ermittlung von Kennwerten des Kraftverlaufes der hydraulischen Zieheinrichtung für die zustandsorientierte Instandhaltung zur Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit
und -qualität sowie die Ermittlung von Kennwerten der Durchbiegung der Aufspannfläche des Schiebetisches zur Qualifizierung des Werkzeugentstehungsprozesses. Die vorgestellten Verfahren und die hieraus ermittelten Kennwerte bieten eine Basis zur Effektivitätssteigerung in den Bereichen Werkzeugbau und Presswerk.
Aktualisiert: 2022-06-30
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In der vorliegenden Arbeit werden Ansätze zur verbesserten Auslegung von Mehrschnittstrategien beim Wälzschälen vorgestellt. Die Untersuchungen werden anhand eines mathematischen Prozessmodells und mit Hilfe experimenteller Versuchsreihen durchgeführt. Im Rahmen einer Prozessanalyse werden theoretische und praktische Ergebnisse miteinander korreliert sowie systematische Zusammenhänge zwischen technologischen Stellgrößen und prozesseigenschaften aufgezeigt. Darauf aufbauend werden Richtlinien zur Auslegung von Mehrschnittstrategien vorgestellt. Dabei wird durch Individualisierung der technologischen Einstellparameter eine Erhöhung des Werkzeugstandwegs bei gleichzeitiger Reduzierung der Fertigungszeit hergeleitet und stichprobenartig experimentell nachgewiesen.
Aktualisiert: 2022-06-30
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Die Entwicklung von zukunfts- und wettbewerbsfähigen Produkten sowie zugehörigen Verarbeitungs- und Fertigungsprozessen in einem immer enger vernetzten Umfeld wird zunehmend herausfordernder. In Zukunft müssen sowohl die Entwicklung als auch die Herstellung hochwertiger Produkte mit deutlich weniger Ressourcen gewährleistet werden. Themen wie Verfügbarkeit der Rohstoffe, Materialsubstitution, Umweltverträglichkeit, Schonung der Ressourcen, aber auch Produktionskosten werden immer häufiger als Bewertungskriterien herangezogen.
Die Notwendigkeit der intensiven Zusammenarbeit unterschiedlicher Fachdisziplinen rückt damit immer mehr in den Mittelpunkt, wenn innovative Lösungen für neue Anwendungen gefragt sind. Insgesamt werden damit Aspekte der Nachhaltigkeit zu einem Entscheidungskriterium über Investitionen und Arbeitsplätze.
Sachsen hat diese Herausforderung erkannt und im Rahmen der Landesexzellenzinitiative im Zeitraum von 2009 bis 2014 mit den drei Spitzentechnologieclustern ADDE, ECEMP und eniPROD insgesamt ca. 90 Mio. € in Forschung und Entwicklung investiert. In der fünfjährigen Projektlaufzeit wurden herausragende Forschungsergebnisse in den jeweiligen Spitzentechnologieclustern erzielt und vielfältige Transferprojekte initiiert. Die synergetische und methodische Verknüpfung des erarbeiteten Know-Hows der einzelnen Spitzentechnologiecluster ist ein logischer und notwendiger nächster Schritt, um die erarbeitete Kompetenz
an den beteiligten Institutionen nachhaltig weiterzuentwickeln und vor allem bedarfsgerecht in die sächsische Wirtschaft und Gesellschaft zu transferieren. Entsprechend wurde das Projekt AMARETO durch die ursprünglichen Spitzentechnologiecluster ADDE, ECEMP und eniPROD mit dem Ziel initiiert, im Rahmen einer engen Kooperation der TU Bergakademie Freiberg, der TU Dresden, der TU Chemnitz und des Fraunhofer IWU die herausragende Spitzenforschung zusammenzuführen und praxisgerecht umzusetzen. Darüber hinaus sollen weitere wissenschaftliche Grundlagen für die Zukunftssicherung der produzierenden Industrie
in Sachsen durch die synergetische Nutzung der an den einzelnen Standorten vorhandenen Stärken und die standortübergreifende Zusammenarbeit gelegt werden. Ziel ist es, die anwendungsnahe Forschung weiter voranzutreiben und den wissenschaftlichen Vorlauf in Sachsen wertschöpfend zu verankern.
Unter dem Motto »Vom Werkstoff zum ressourcenschonenden Produkt« trafen sich am 31. Mai 2018 Vertreter von Politik, Wirtschaft und Wissenschaft in Chemnitz zum ersten AMARETO-Kolloquium, um aktuelle Fragestellungen in den Bereichen Werkstoff-, Bauteilund Prozessentwicklung zu diskutieren. Im vorliegenden Tagungsband berichten die Projektmitarbeiter und -leiter gemeinsam und öffentlich über ihre aktuellen Forschungsergebnisse.
Wesentlicher Ansatz des Projekts AMARETO ist es, die im Rahmen der Produktentstehung zu bearbeitenden Teilaufgaben – Entwicklung der Werkstoffe, Gestaltung und Dimensionierung von Bauteilen sowie Erarbeitung von Produktionsstrategien – enger miteinander zu verknüpfen und parallel sowie abgestimmt zu bearbeiten. Dies spiegelt sich im Tagungsband durch die Einbeziehung der Bereiche Smart Material, Smart Design und Smart Production wider.
Die erzielten Resultate und Lösungen zu aktuellen Herausforderungen in den Themenbereichen neuartige Hochleistungswerkstoffe, Mehrkomponentenwerkstoffe und Hybridstrukturen sowie Produkt- und Prozessinnovationen repräsentieren den aktuellen Stand der Forschung und zeigen zukünftige Entwicklungstrends auf. Sie liefern gleichzeitig Denkanstöße, um die Verknüpfung der sächsischen Wissenschaft und Wirtschaft noch wirksamer zu machen. Die Vielfalt der Ideen und Forschungsansätze zeigt sich in der Multivalenz der Paper, welche im Rahmen des Forschungsprojekts entstanden sind.
Aktualisiert: 2020-12-03
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In der vorliegenden Arbeit wird gezeigt, wie sich Maßnahmen zur Beeinflussung des thermischen Verhaltens von Werkzeugmaschinen einer quantitativen Bewer-tung zugänglich machen lassen. Die varianzbasierte Sensitivitätsanalyse wird dazu als eine leistungsfähige Methode identifiziert, um thermische Simulationsmodelle ohne Einschränkung in Art und Gültigkeitsbereich hinsichtlich implizierter Parame-tereinflüsse bewerten zu können. Die Methodik der Modellierung und Parametrie-rung der zu analysierenden Problematik erstreckt sich auf die Diskretisierung der thermischen Struktur unter Einbeziehung aller Varianten in ein Modell und die Zuweisung charakterisierender Verteilungsfunktionen. Die programmtechnische Umsetzung erfolgt über eine Kopplung der mathematischen Berechnungssoftware MATLAB® mit dem Simulationstool SimulationX®. In einem Maßnahmenkatalog werden die bisher entwickelten und umgesetzten Maßnahmen einer systematisie-renden Beschreibung unterzogen. Die Umsetzung der Methode wird an zwei Beispielen demonstriert, von denen eines die Auslegungs- und das zweite die Betriebsphase bestehender Werkzeugmaschinen berührt.
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The presented work shows how measures for influencing the thermal behaviour of machine tools can be made accessible for quantitative evaluation. The variance-based sensitivity analysis is identified as an effective method to evaluate thermal simulation models regarding implied influences of parameters without any limita-tions of type and scope. The methodology of modelling and parametrisation of the problems to be analysed comprises the discretisation of the thermal structure by including all variants in one model and by assigning characterising distribution functions. The implementation in the software is carried out by a combination of the mathematical calculation software MATLAB® and the simulation tool SimulationX®. The measures that have been developed and implemented up to now are subjected to a systematizing description in a list of measures. The implementation of the methodology is demonstrated by two examples. One example refers to the design and the second one deals with the operation phase of existing machine tools.
Aktualisiert: 2020-12-03
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Die Sicherstellung der Qualität beim Fügen von Baugruppen aus nichteigensteifen Bauteilen, zum Beispiel Blechbaugruppen, wie sie im Karosseriebau typischerweise vorzufinden sind, ist anspruchsvoll. Die Fügepartner müssen während des Fügens in einer Spannvorrichtung zueinander positioniert und fixiert werden. Um auf toleranzbedingte Eigenschaftsschwankungen der Fügepartner zu reagieren, werden die Spannvorrichtungen geshimt. Im Karosseriebau finden dabei Spannvorrichtun-gen mit stark überbestimmter Einspannung Anwendung. Die Festlegung, welche Spannstellen um welches Maß geshimt werden, treffen in der Praxis Schabloneure auf Basis ihrer Erfahrungen. Um dieses Vorgehen zu automatisieren und damit zu beschleunigen und von subjektiven Einflüssen zu befreien, wird in der vorliegenden Arbeit der Ansatz der Kraftgeregelten Justage konzipiert und umgesetzt. Die mit diesem Ansatz verbundenen Abstraktionen und Vereinfachungen werden versuchs-technisch auf ihre Zulässigkeit überprüft. Diese Verifikation des Ansatzes geschieht stufenweise beginnend mit geometrisch simplen Baugruppen bis hin zu einer ausgewählten Realbaugruppe. Die Ergebnisse zeigen, dass es möglich ist, mithilfe des Ansatzes die Qualität derartiger Baugruppen gezielt zu verbessern.
Aktualisiert: 2020-12-03
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Die Inbetriebnahme mechatronischer Systeme, im Speziellen von elektromechanischen Achsen an Werkzeug- und Produktionsmaschinen, geschieht oft unter Zeit- und Kostendruck. Insbesondere die Reglerparametrierung erfolgt dabei häufig unter Verwendung von einfachen Faustformeln oder intransparenten Automatismen. Dadurch werden häufig vorhandene Kapazitäten und Potentiale der Antriebe und Regelungen nicht ausgeschöpft und führen zu geringerer Produktivität, als dies bei optimaler Einstellung der Regelsysteme möglich wäre. Hauptgrund dafür ist die hohe
Vielschichtigkeit der zu betrachtenden Systeme, was zu komplexen Systemmodellen (zum Beispiel mit Nichtlinearitäten) führt, die es nicht erlauben, klassische Verfahren anzuwenden. Daher bietet es sich an, alternative Verfahren, wie beispielsweise Metaheuristiken, zur Anwendung zu bringen.
Kern dieser Arbeit bildet die Untersuchung der Eignung von Metaheuristiken für die Optimierung von Regelsystemen an elektromechanischen Achsen im Rahmen einer durchgehenden Inbetriebnahmemethodik. Dies umfasst sowohl die Modellbildung, die Auswahl an geeigneten (hybriden) Optimierungsverfahren, die Bestimmung und Beurteilung von Bewertungskriterien, als auch den Nachweis der Funktionsfähigkeit der Gesamtmethode anhand von ausgewählten Experimenten. Die dabei strikte Modularisierung in Teilkomponenten erlaubt sowohl einen schnellen Austausch einzelner
Teile, als auch die Anwendung der Systematik für andere Problemstellungen.
The commissioning of mechatronic systems, especially for electromechanical axes on tooling and production machines, is often carried out under time and cost pressure. In particular, the controller parameterization is commonly performed by applying basic tuning rules or by carrying out not disclosed design automatisms. As a result, existing
capacities and potentials of the drives and controls are not fully utilized and lead to a lower productivity than would be possible with the optimum adjustment of the control systems. The main reason for this is the high complexity of the investigated systems, which leads to complex system models (for example with non-linearities) which do not
allow the application of classical tuning methods. Because of that, it is advisable to apply alternative methods such as metaheuristics.
The main aspect of this thesis is the investigation of the suitability of metaheuristics for the optimization of control systems on electromechanical axes as part of a thorough commissioning methodology. This includes the modeling, the selection of suitable (hybrid) optimization methods, the determination and assessment of evaluation criteria as well as the demonstration of the functional capability of the overall method using selected experiments. The strict modularization in subcomponents allows the rapid exchange of individual parts as well as the application of the systematics for other
problems.
Aktualisiert: 2020-12-01
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Die globale Herausforderung ist mit minimalen Ressourcen eine maximale Wertschöpfung zu erzielen. Zur Lösung wurde die strategische Initiative E3-Produktion initiiert. Innovationen zur integrativen Entwicklung von Produkten und Produktionssystemen für die ressourceneffiziente, digitale Fabrik der Zukunft werden für die zielgerichtete Anwendung in der industriellen Praxis vorbereitet.
Aktualisiert: 2023-03-31
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