Fertigungstechnik

Mehr Wirtschaftlichkeit in der Produktionstechnik durch ganzheitliche Lösungen

Von Professor Knut Großmann, Institut für Werkzeugmaschinen und Steuerungstechnik / TechnischenUniversität Dresden         

Senkerodieren schwer bearbeitbarer Werkstoffe und komplizierter Geometrien im Werkzeug­ und FormenbauQuelle: exeron 

Der wichtigste und beständigste Innovationstreiber der Technik ist der Zwang zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit.Das   gilt   besonders   für   die   Produktionstechnik,   die   gerade   unter   diesem   Gesichtspunkt   heute   untrennbarAutomatisierung und Qualitätssicherung verbindet: Die mit den Mitteln der Automatisierung gesteigerte Produktivitätund die in gesicherter Qualität erreichte Genauigkeit definieren den Nutzen, der bezogen auf den dafür notwendigenAufwand   die   Wirtschaftlichkeit   messen   lässt.   Ein   Produkt   ist   nachhaltig   jedoch   nur   dann   gesamtwirtschaftlicherfolgreich,  wenn alle  daran  Beteiligten  ein  positives  Ergebnis  erzielen,   es   sich   also   sowohl   für  die  Kunden  undAnwender, als auch für die Hersteller und Lieferanten "rechnet". Wenn   sich   der   Maßstab   für   Wirtschaftlichkeit   vom   Hersteller   bis   zum   Anwender   und   darüber   hinausgesamtwirtschaftlich   ausdehnt,   verlangt  das   in  Konsequenz   für   die  Wertung  von   Innovationspotential   eine   solcheganzheitliche   Sicht   auf   den   Produktprozess,   was   zudem   ein   eigenes   Potential   für   nachhaltigen   Gewinn   anWirtschaftlichkeit beinhaltet. Der hier  verwendete Begriff  "Produktprozess"  soll  die  Gesamtheit  aller  an einem  technischen Produkt orientiertenEntwicklungs­,   Herstellungs­   und   Anwendungsprozesse   erfassen.   Er   erstreckt   sich   damit   vom   Entstehen   derProduktidee über die Ausgestaltung der Informationen zum Produkt im Rahmen der Erzeugnisentwicklung, über dienach diesen Typinformationen erfolgende Herstellung und den Einsatz der Exemplare im technologischen Prozess, bishin zum wieder Auflösen der das Produkt darstellenden Strukturen am Ende des Produktlebenszyklus.

Höhere Wirtschaftlichkeit entsteht also im Produktprozess einerseits durch Aufwandssenkung, Entscheidungssicherheitund Zeitverkürzung, andererseits durch die Steigerung der Produktivität und Qualität der Produkte selbst.

Bild 1: Ganzheitliche Sicht auf die Wirtschaftlichkeit in der Produktionstechnik 

Bild 1 versucht diese komplexen Zusammenhänge vereinfacht darzustellen. Im   Computerzeitalter   stehen   erstmals   in   der   Geschichte   der   Produktionstechnik   Mittel   und   Möglichkeiten   derInformationsverarbeitung zur  Verfügung, derart  verflochtene Wirkungsmechanismen und Beziehungsketten adäquatabzubilden und trotz ihrer Komplexität zweckmäßig ganzheitlich zu behandeln.Eine entscheidende Voraussetzung für  die effiziente und  qualifizierte  Beherrschung des Produktprozesses sind vordiesem Hintergrund ganzheitliche und durchgängige Lösungen für die Informationsbehandlung. Dabei sind nicht nurSpeicherung,   Zugriff   und   Austausch   von   Informationen   im   Entwicklungsprozess   und   zur   Fertigungsvorbereitunggemeint, sondern es geht auf Grundlage vielschichtiger und der jeweiligen Aufgabe im Produktprozess angepassterComputermodelle um die analysefähige Abbildung aller entscheidungsrelevanten Zusammenhänge. Eine methodischeund werkzeugseitige Basis dafür liefert die Simulation. 

Bild 2: Charakteristik von Produktprozess und Aufgaben der Simulation 

Bild 2 charakterisiert am Beispiel der Werkzeugmaschine Produktprozess und Grundaufgaben der Simulation.

Im Rahmen des Entwicklungsprozesses erfolgt die Simulation der Produkteigenschaften ­ an der Werkzeugmaschinesind dies alle genauigkeits­ und produktivitätsbeeinflussenden Aussagen des geometrisch­kinematischen,  statischen,thermischen und dynamischen Verhaltens ­ für den eigenschaftsorientierten Systementwurf.  Die dabei entstehendenund   schrittweise   detaillierten   Modelle   bilden  die   Typ­Eigenschaften   ab  und   liefern   die   Informationsbasis   für   dieSimulation der Herstellungsbedingungen zur Optimierung von Fertigung und Montage. Der   so   technisch   und   wirtschaftlich   qualifizierbare   Herstellungsprozess   ­   an   der   Werkzeugmaschine   sind   diesbeispielsweise   funktionell   analysierte   Toleranzvorgaben,   effiziente   Prüfbedingungen   für   die   Qualitätssicherung,Bewertungsmöglichkeiten von Bauabweichungen, angepasste Einstellwerte für  die Vorinbetriebnahme ­ liefert dannmit den gefertigten Exemplaren zugehörige und die Typinformationen ergänzende exemplarische Eigenschaften. Damitsind Voraussetzungen für die Simulation des Betriebsverhaltens der Maschine im Anwendungsprozess geschaffen. Aufder   Grundlage   der   im   Ergebnis   des   Entwicklungsprozesses   vorliegenden   Typmodelle   kann   ­   aktualisiert   durchparametrische Anpassung an exemplarische Eigenschaften ­ eine modellbasierte Steuerungsfunktionalität  entwickeltwerden,   welche   auf   effiziente   Weise   die   Steigerung   von   Qualität   und   Produktivität   der   Anwendungsprozesseermöglicht.

Veranschaulichen wir diese Möglichkeiten folgend etwas konkreter. Die rechnergestützte Geometriefestlegung (CAD) und Verhaltensberechnung (FEM) sind für Entwurf und Gestaltungvon Werkzeugmaschinen­Strukturen heute nicht nur Stand der Technik, sondern praktizierter Alltag.Dabei wird im CAD zunehmend dreidimensional und parametrisch gearbeitet. Die Analyse des statischen, thermischenund linear­dynamischen Verhaltens einzelner Gestellbauteile, kompakter Baugruppen oder der gesamten Gestell­ undAntriebsstruktur erfolgt durch Anwendung von FEM­Programmen. Die Einbeziehung von Verbindungsstellen­, Lager­ und Führungseigenschaften ist prinzipiell ebenso möglich, wie dieIntegration der Vorschubantriebe und damit die Ermöglichung prozessgemäßer Relativbewegung der werkzeug­ undwerkstücktragenden Baugruppen, einschließlich der Realisierung prozesstypischer Belastungen. Damit sind wesentlicheVoraussetzungen  für  die  "Virtuelle  Werkzeugmaschine" geschaffen.  Mit einer  derart  virtuellen Maschine  kann mitvirtuellen   Werkzeuge   unter   virtuellen   Prozessbedingungen   nicht   nur   die   Bewertung   und   Optimierung   einesMaschinenentwurfes vorgenommen werden ­ bevor Maschine, Werkzeug und Prozess überhaupt real existieren; es ist

auf der Grundlage des prozessaktuell berechenbaren Verhaltens auch ein intelligentes Agieren der Maschine währendihres Betriebes möglich. Bild 3 veranschaulicht ein solches Konzept (vereinfacht) für eine strukturmodellbasierte Steuerungsfunktionalität zurVerbesserung der Maschinengenauigkeit durch Korrektur systematischer Fehler insbesondere unter dem Gesichtspunktder Durchgängigkeit vom Entwicklungs­ über den Herstellungs­ bis zum Anwendungsprozess. Die Modellinhalte entstehen im Entwicklungsprozess durch fortschreitende Detaillierung des Entwurfes und dienen inder   jeweiligen   Phase   zur   Bewertung   und   Optimierung   der   Systemeigenschaften   bezüglich   der   vorliegendenAnforderungen, z.B. zu Bewegungsraum, Steifigkeit, Genauigkeit und Prozess. Die Modelle sind ­ beispielsweise als geometrisch­kinematisches (GEO),  elastisches (ELA) und thermisches (THE)Modell ­ modular und funktionell entflochten, das heißt im Sinne der Softwaretechnologie objektorientiert. Funktionelle Gliederung, Abarbeitungsablauf, Datenstrukturen und Kommunikation der Modelle sind in Entwicklungs­und Anwendungsprozeß weitgehend identisch. Die Vervielfältigung und Anpassung der das Typverhalten im Entwurfbeschreibenden  Modelle   erfolgt   im Herstellungsprozess  über  die  Ermittlung  und  Berücksichtigung  exemplarischerParameter,   die   beispielsweise   aus   Abnahmemeßgrößen   der   Komponenten   oder   während   der   Montage   gewonnenwerden. Nach   Portierung   und   Integration   der   exemplarisch   modifizierten   Modelle   in   die   Steuerung   übernehmen   sie   dieprozessaktuelle Ermittlung der Antriebs­Sollwerte einschließlich der genauigkeitssteigernden Korrektur ­ im Beispielsind dies die geometrisch,  elastisch und thermisch bedingten Fehlerwirkungen ­ auf Basis der  aktuellen NC­Datensowie ausgewählter Messgrößen. 

Der   hier   am   Beispiel   umrissene   Weg   verdeutlicht   eine   charakteristische,   zunehmend   Bedeutung   gewinnendeEntwicklungstendenz.   Wissenschaftliche   Ergebnisse   und   Informationstechnik   ermöglichen   zunehmend,   technischeProdukte und technische Prozesse in ihren Eigenschaften mit hoher Aussagekraft  im Computer abzubilden und mitdiesen Mitteln zielsicher die Gestaltung des technischen Produktes zu analysieren und zu optimieren. Auf der gleichenGrundlage,   jedoch   ergänzt   mit   zeitaktuellen,   exemplarischen   Zustandsinformationen,   kann   später   derAnwendungsprozess optimal geführt und geregelt werden. Diese neue intelligente Funktionalität ermöglicht eine neueQualität   von   Transparenz   und   Sicherheit,   senkt   Aufwand,   erhöht   Präzision   und   bringt   Wirtschaftlichkeit   inganzheitlichen Lösungen.  Gleichzeitig  sind Wissenschaftler,  Entwickler und Prozessgestalter gefordert,  mit solidemfachlichen   Können,   mit   Kreativität   und   Phantasie,   sowie   mit   Verantwortung   und   Umsicht   dieses   Potential   zuerschließen. 

Bild 3: Konzept für strukturmodellbasierte Steuerungsfunktionalität

Oberflächenbeschichten / WerkstoffbundEin Gewinn ­ der sich sehen lassen kann                        VTD ist Entwickler, Hersteller und Exporteur von Hochvakuum­Beschichtungssystemen: 

• für funktionale und dekorative PVD­Hartstoff­beschichtungen; • für die Metallisierung von Kunststoff, Glas, Keramik und Metall; • für vakuumtechnische Sonderaufgaben; 

Zum Angebotsprofil gehören Vakuumtechnologien, Lizenzen und Know­how, Beschichtungsservice.

Tätigkeitsprofil:VTD   spezialisierte   sein   Entwicklungs­   und   Produktionsprofil   auf   technologie­   und   kundenspezifischeBeschichtungsanlagen, welche in allen Bereichen der Wirtschaft einsetzbar sind. 

 PVD Beschichtungsanlage "TINA INLINE 4000" zur wirtschaftlichen Herstellung hochwertiger, dekorativer,

korrosions­ und verschleißbeständiger Oberflächen vor­zugsweise auf Beschlägen und Armaturen (siehe weitereBilder). 

VTD   hat   die   Baureihe   der   Batch­Systeme   um   eine   Mehrkammer­Durchlaufanlage   für   die   dekorativeHartstoffbeschichtung erweitert. Der wirtschaftliche Vorteil für den Anwender liegt in den niedrigeren Betriebskosten, einer hohen Produktivität und derumweltverträglichen Arbeitsweise. 

Das   Anlagenkonzept   gestattet   einen   vollautomatischen   Prozessablauf   und   die   Integration   in   eine   automatischeFertigungslinie,   damit   wird   auch   die   sichere   Reproduzierbarkeit   der   Beschichtungsresultate   gewährleistet.   Hohetechnologische Flexibilität wird durch die Kombination von zwei bewährten PVD ­ Verfahren:

• Hohlkatodenbogenentladung • Vakuumbogenentladung 

ermöglicht. 

Bevorzugte   Anwendungsgebiete   eröffnen   sich   in   den   Bereichen   Beschläge,   Sanitärarmaturen   und   dekorativeAusstattungsteile. Galvanisch vorbehandelte Materialien wie Mes­sing oder Zinkdruckguss können in dieser Anlagekorrosionsbeständig und verschleißfest beschichtet werden. 

Die Möglichkeit der farbidentischen Beschichtung von ebenfalls galvanisierten Kunststoff­ und metallischen Substratensind weitere Vorzüge des Anlagenkonzeptes. 

Die   Schicht   zeichnet   sich   durch   sehr   gute   Haftung,   hervorragende   Gleichmäßigkeit   sowie   hohe   Härte   aus   undgewährleistet   eine   hochwertige,   strapazierfähige   Oberfläche,   die   außerdem   mit   brillantem   Glanz   und   attraktivenFarbnuancen überzeugen kann. 

Beispielsweise veredelt diese Anlage pro  Stunde 480 Türdrücker oder  Teile von Sanitärarmaturen aus Metall odergeeignetem Kunststoff mit einer Zirkonnitrid­ Oberfläche. 

Reichert GmbH Kunststofftechnik & MaschinenbauWirtschaftliches Spritzgießen                        

 Schmelzespeicher Frontansicht außerhalb der Maschine 

Das Unternehmen ist seit 1997 auf dem Markt mit der Entwicklung neuer, innovativer Verfahren und Fertigung vonSpezialmaschinen für die Kunststoffverarbeitung präsent, vorrangig dabei für das Spritzgießen polymerer Werkstoffe. Eine   wesentliche   Produktgruppe   sind   Maschinenbaugruppen   und   2K­Plattensysteme   zur   Erweiterung   desEinsatzgebietes   von   Spritzgießmaschinen   für   Mehrkomponenten­Spritzgießverfahren.   Damit   werden   insbesonderekleine  und  mittlere  kunststoffverarbeitende  Unternehmen  angesprochen,  bei  denen,   auch   infolge  der  bisher  dafürbenötigten sehr hohen Investitionskosten, diese Technologien nicht angewendet wurden. 

Merkmal des Sandwich­Spritzgieß­Verfahrens ist es,  zwei verschiedene Kunststoff­Schmelzen so in die Werkzeug­Kavität einzuspritzen, dass eine Komponente die Außenhaut und die andere das Kernmaterial bildet. Das Verfahren istsowohl   für   Spritzgussteile   mit   geringer   Wandstärke   (kleiner   1mm)   als   auch   für   stärkere   Teile   anwendbar.   DasHautmaterial   muss   dabei   immer   zuerst   eingespritzt   werden.   Je   nach   Einsatz   der   unterschiedlichen   Haut­   undKernmaterialien ergeben sich vielfältige Kombinationen in der Anwendung und damit Kosteneinsparungen

• Regenerat­Einsatz für das Kernmaterial, Neumaterial für die Hautkomponente • Treibmittel­Schaumguß im Kern und dekorative Oberflächen mit der Hautkomponente • Faserverstärktes Material im Kern, ungefülltes Material für die Oberfläche • Elektrisch leitfähige Materialien im Kern • Dekorative Effekte mittels Marmorieren 

Für die Anwendung des Verfahrens waren bisher Mehrkomponenten­Spritzgießmaschinen erforderlich.Mittels eines Extruders für die Hautkomponente und einem Kolbenspeicher für Haut­ und Kernschmelze ist es jetztmöglich dieses Verfahren auch auf Standard­Spritzgießmaschinen durchzuführen. Auch in Spritzgießmaschinen ältererBauart kann der Schmelzespeicher eingebaut werden. Kennzeichnend für den neuentwickelten, patentierten Schmelzespeicher ist, dass in diesem zwei verschiedene, durchKolben   getrennte,   Schmelzen   untergebracht   sind.   Beide   Schmelzen   werden   aber   nur   mittels   einem,   auf   diesewirkenden,  Druck  eingespritzt.   Dieses  Prinzip  bewirkt,   dass   immer  vom Extruder   das   Hautmaterial   und   von   derSpritzgießmaschine das Kernmaterial erzeugt wird.

 Schnitt durch ein Kunststoff­Sandwich­Teil 

Die Baugruppe "Schmelzespeicher" besteht aus einem Steuerungsteil, dem Extruder für die Hautkomponente und demSpeicher selbst. Konzipiert ist der Schmelzespeicher für den Einbau zwischen der düsenseitigen Werkzeughälfte undder Werkzeugträgerplatte der Spritzgießmaschine. Auf dem Schmelzespeicher ist der Extruder für  das Hautmaterialbefestigt,   um   kurze   Fließwege   dieser   Schmelze   zu   erhalten.   Im   Steuerungsteil   werden   die   FunktionenTemperaturregelung   der  Schmelzen   im  Speicher  und   im  Extruder,   der  Verfahrens­Ablauf   und  der  Austausch  derSignale mit der Steuerung der Spritzgießmaschine zu Sicherheiten und zum Maschinen­Zyklus realisiert. Der   Prototyp   des   Schmelzespeichers   wurde   unter   Produktionsbedingungen   auf   der   unternehmenseigenenSpritzgießmaschine erfolgreich getestet. Gegenwärtig werden weitere Baugrößen des Schmelzespeichers entwickelt. Neben dem Schmelzespeicher bietet das Unternehmen weitere Maschinenausrüstungen und Spezialmaschinen für dieMehrkomponenten­Spritzgießverarbeitung an. 

Schutzschichten aus Silizium­Basisverbindungen für den Chemischen Apparatebau                        ProblemstellungIn den vergangenen Jahren haben nichtoxidische Keramiken wegen ihrer ausgezeichneten tribologischen Eigenschaftenwachsende Bedeutung  erlangt.  So besteht  heute   in  vielen  Bereichen  der  Technik,  z.  B.   im Chemianlagenbau,  dieForderung nach verschleiß­ und korrosionsbeständigen Bauteilen. Andererseits ist die Herstellung und Verarbeitungdieser Teile aus keramischen Vollmaterialien kompliziert und teuer. Die Anwendung  von dünnen amorphen Keramikschichten,  die auf  billigen Substratmaterialien wie z.  B. Stahl mitausreichender Festigkeit abgeschieden werden, können eine Alternative sein, um die Prozesskosten zu minimieren.

Lösung Amorphe Keramiken auf Si­Basis bilden eine Stoffklasse mit vielen für die Technik interessanten Eigenschaften. Siezeichnen sich vor allem durch große Härte und Verschleißfestigkeit, einen geringen Reibungskoeffizienten sowie hoheOxidations­ und Korrosionsbeständigkeit aus. Die OSTEC GmbH Meißen hat eine Technologie entwickelt, mit der esmöglich ist, derartige amorphe Schichten auf unterschiedlichste Substratmaterialien aufzubringen. Genutzt wird dabeidas   z.   B.   in   der   Mikroelektronik   verbreitete   Verfahren   der   plasmaunterstützten   Abscheidung   aus   der   Gasphase(PECVD).  Durch  Variation  unterschiedlicher  Parameter  wie beispielsweise die  Zusammensetzung des  gasförmigenPrecursorgasgemisches können die Schichtzusammensetzung und damit auch die Eigenschaften der Schichten gezieltbeeinflusst werden. 

Vorteile Das PECVD­Verfahren bietet gegenüber anderen, z. B. physikalischen Beschichtungsverfahren wesentliche Vorteile.Nichtplanare oder kompliziert geformte Bauteile werden gleichmäßig beschichtet. Die Deposition erfolgt mit hohenRaten sowie bei gegenüber anderen Verfahren deutlich niedrigeren Temperaturen (teilweise unter 100¡C). Die durchAnwendung des Plasmaverfahrens erzielte Absenkung der Beschichtungstemperatur erlaubt auch die Beschichtung vontemperaturempfindlichen Materialien, wie z. B. Kunststoffen oder Textilien. Bei der Beschichtung von Stählen werdenZeit und Kosten gespart, da unterhalb der Anlasstemperatur gearbeitet wird und somit ein nachfolgendes Härten nach

der Beschichtung nicht erforderlich ist.

Anwendungsmöglichkeiten

• Erhöhung der Oberflächenhärte • Verschleißschutz • Korrosionsschutz • Oxidationsschutz, auch bei hohen Temperaturen • Isolator­Wirkung • Verbesserung der Biokompatibilität von medizinischen Implantaten 

 REM­Abbildung einer porenfreien Beschichtung auf Stahl

Langzeitbeständige Ummantelung von Kunststoffprofilen durch Aufkleben von Dekorfolien                        Das   PVC­Fenster   hat   heute   einen   Marktanteil   in   Deutschland   von   über   52%.   Dies   liegt   nicht   nur   an   demhervorragenden   Preis­Leistungs­Verhältnis   dieses   Werkstoffes,   sondern   kann   auch   mit   dem   sehr   gutenEigenschaftsprofil  für diesen Anwendungsfall begründet  werden. Der Trend zum Kunststoff­Fenster geht weiterhinleicht nach oben. Durch die Ummantelung der PVC­Profile mit farbigen und strukturierten Folien kann das Kunststoff­Fenster vielen Kundenwünschen angepasst werden. Das Verfahren der Ummantelung hat neben der Coextrusion undLackierung mit über 20% die größte Bedeutung. Allerdings werden für die Herstellung von mit Folien ummanteltenPVC­Profilen noch Lösungsmittel für die Vorbehandlung der Profiloberfläche eingesetzt, die dann vollständig in dieAtmosphäre entweichen. Das war der Ansatzpunkt für die Entwicklung eines ökologisch unbedenklichen Verfahrenszur Herstellung solcher oberflächenveredelter Fenster. 

 Systemfenster im Querschnitt (Quelle: VEKA AG) 

Mit analytischen Untersuchungsmethoden wurden Verunreinigungen und Bearbeitungshilfsmittel auf der Oberflächedes   PVC­Profils   detektiert,   die   nachweislich   eine   antiadhäsive   Wirkung   haben.   Für   deren   Entfernung   wurde   einneuartiger  Reiniger   entwickelt,   der  diese  Fremdstoffe  von  der  Oberfläche   löst   und  entfernt.  Die   Anwendung  desReinigers allein reicht aber noch nicht als Voraussetzung zur Herstellung einer alterungsbeständigen Klebverbindungzwischen   Folie   und   Profil   aus.   Eine   optimale   Profiloberfläche   zum   Kleben   wird   erst   nach   einer   zusätzlichvorgenommenen Oberflächenaktivierung erreicht. Erst danach ist ein Idealzustand der PVC­Oberfläche erreicht, derauch für andere Veredelungsverfahren (Lackierung, Bedruckung etc.) Gültigkeit hat, wenn das Wirkprinzip auf derBenetzung eines Festkörpers mit einem formlosen Stoff basiert. Die gewonnenen Erkenntnisse wurden technologisch indas  herkömmliche  Ummantelungsverfahren  eingearbeitet  und  umgesetzt.  Der  Nachweis  und  die  Beständigkeit  derQualität   des  neuen  Verfahrens  wurde  durch  umfangreiche  Versuche  nachgewiesen.  Das  entwickelte  Verfahren   istpatentrechtlich geschützt. 

Seit   einigen   Monaten   werden   von   der   Firma   Traverso   Profili   in   Italien   ummantelte   PVC­Profile   vollständiglösungsmittelfrei hergestellt. Von den unterschiedlichen Produktionschargen wurden jeweils Proben entnommen undgeprüft.   Diese   Probekörper   wiesen   einwandfreie   Qualitätsmerkmale   auf,   welches   mit   der   konventionellenlösungsmittelhaltigen Methode nicht der Fall war. Insgesamt kann man sagen, dass nicht nur ein Teilproblem bei derVerklebung von Kunststoffen gelöst werden konnte, sondern eine ganzheitliche Problemlösung erfolgt ist, welche fürviele Bereiche der Kunststoffverklebung und Beschichtung Gültigkeit hat. 

Der   innovative   Anteil   dieser   Arbeit   besteht   nun   darin,   dass   aus   komplizierten   Zusammenhängen   derOberflächentechnik   unter   Zuhilfenahme   komplizierter   analytischer   Messmethoden   und   einer   ingenieurmäßigenHerangehensweise eine  sehr  einfache Problemlösung erfolgt   ist.  Viele mittelständische  Unternehmen können dieseErkenntnisse   für   die   Umstellung   ihrer   Produktion   von   lösungsmittelhaltigen   Systemen   auf   die   ökologischunbedenkliche   Vorbehandlungsmethode   nutzen,   da   dies   noch   nicht   für   den   angesprochenen   Bereich   derUmmantelungstechnik in ausreichender Weise erfolgt ist. Mit dieser Arbeit ist ein nicht zu unterschätzender Beitrag zurErhaltung und Weiterentwicklung des Produktionsstandortes Deutschland geleistet worden. 

High­Tech­Ausrüstungen für Oberflächlichkeit                        VON ARDENNE ANLAGENTECHNIK GMBH, Dresden, ein Markenbegriff für innovative Vakuumprozesstechnik 

Die Bundesrepublik Deutschland hat gemeinsam mit anderen Industrieländern des Westens auf dem Umweltgipfel vonRio de Janeiro die internationale  Verpflichtung  übernommen,  den CO2­Ausstoß bis zum Jahr 2005 um 25 % desNiveaus   von   1990   zu   senken.   Die  Realisierung   dieser   Zielstellung   ist   eine  große   Herausforderung  nicht   nur   fürWissenschaft, Wirtschaft und Politik, sondern für die gesamte Gesellschaft. 

Das   Dresdener   Mittelstandsunternehmen   VON   ARDENNE   ANLAGENTECHNIK   GMBH,   ein   Abkömmling   desehemaligen Forschungsinstituts Manfred von Ardenne, leistet seit längerem bedeutende Beiträge zu dieser Thematik,die   auch   international   starke   Beachtung   gefunden   haben.   Durch   Nutzung   des   InnovationspotentialsVakuumprozesstechnik   (Plasma­   und   Elektronenstrahltechnik   als   Kernkompetenz)   werden   die   Oberflächen   vonIndustriegütern,   wie   Flachglas,   Kunststofffolie   oder   Maschinenteile,   gezielten   Veränderungen   unterworfen.   ImErgebnis werden neue Produkteigen­schaften erzielt, die in vielen Bereichen der Gesellschaft bedeutende Einsparungenvon Energie und anderen Ressourcen  ermöglichen.  Die Wirkung dieser  innovativen Technologien  und innovativenProdukte  potentiert   sich   insofern,  als  dass   für  die  Herstellung  dieser  neuartigen  Oberflächen  selbst   extrem wenig"Umwelt"   verbraucht  wird.   In  diesem Sinn  handelt   es   sich   um  innovative  Technik,   die  höchste   gesellschaftlicheAufmerksamkeit verdient. 

 Bild 1 

Bild   1   zeigt   als   erstes   Beispiel   eine   Inline­PVD­Beschichtungsanlage   für   Architekturglas.   Beschichtet   werdenFloatglasscheiben im sogenannten Jumboformat (3,21 x 6,0 qm) mit hauchdünnen, für das menschliche Auge kaumwahrnehmbaren Schichtsystemen, die die Glasoberfläche für den Wärmeanteil des Sonnenspektrums (IR­Strahlung)und natürlich auch für die Raumtemperatur­Strahlung von Gebäuden nahezu undurchdringlich  macht.  Weiterverar­beitet zu Isolier­Verbundglas, lässt sich auf diese Weise ein erhebliches Energiesparpotential für Raumheizung undKlimatisierung erschließen mit  bedeutenden Auswirkungen auf  den CO2­Ausstoß (40  % des volkswirtschaftlichenEnergiebedarfs   fließen   landesweit   in   Raumheizung   und   Gebäudewirtschaft).   Ähnliche   Wirkungen   auf   denEnergiehaushalt von PKW lassen sich durch den Einsatz von optisch wirksamen Spezialfolien bei der Autoverglasungerzielen. Derart präparierte PKW­Frontscheiben sind seit einiger Zeit bereits im Straßenverkehr zu beobachten, leichterkennbar an dem blau­violetten Farbschimmer,  den man im Gegenlicht  wahrnimmt. Die Herstellung dieser Folienerfolgt   ebenfalls   auf   Ausrüstungen   der   VON   ARDENNE   ANLAGENTECHNIK   GMBH,   ab   4.   Quartal   2000   inbedarfsdeckenden   Mengen   bei   SOUTHWALL   EUROPE   GmbH,   Großröhrsdorf   (Bild   2),   der   europäischenNiederlassung eines amerikanischen Unternehmens aus Palo Alto (CA). 

 Bild 2 

Eine andere innovative Anwendung der Vakuumprozesstechnik zeigt Bild 3. Es handelt sich um eine Inline­EBPVD­Anlage   zur   Keramik­Beschichtung   von   Gasturbinenschaufeln,   sowohl   für   Flugturbinen   als   auch   für   stationäreTurbinen.   Durch   diese   Technik   lassen   sich  Brennstoffeinsparungen   bis   4%   in   Luftverkehr  und  Energiewirtschafterzielen, bei gleichzeitig wesentlich verlängerter Gebrauchsfähigkeit. 

 Bild 3 

Das Dresdner Unternehmen beschäftigt gegenwärtig 182 Mitarbeiter und überschreitet in diesem Jahr erstmalig die 80Mio DM beim Jahresumsatz. 50 % der Produkte und Leistungen werden exportiert, insgesamt bisher in 24 Länder derErde. Die gesamte unternehmerische Tätigkeit ist auf industrielle Anwendungen der Vakuumprozesstechnik gerichtet.Neben   den   erwähnten   Beispielen   gehören   Elektronenstrahl­Schmelzreinigungsanlagen   für   reaktive   und   refraktäreMetalle, Metallband­ und Werkzeug­Beschichtungsanlagen sowie Modulare Sputteranlagen für die Halbleiterindustriezum Lieferprogramm. 

Die Unternehmensphilosophie orientiert auf extreme Kundennähe und langfristige stabile Partnerschaften zu solchenKunden, denen technische Innovation ein lebenswichtiges Anliegen ist. Gestützt auf ein in vielen "Projektschlachten"entstandenes und gefestigtes Know how und die Leistungskraft einer modernen Zulieferindustrie liegt die besondereStärke der  VON ARDENNE ANLAGENTECHNIK GMBH in der Verknüpfung  von Prozess und Anlagentechnik."Technologie und Werkzeug aus einer Hand" ist deshalb ein Slogan mit besonderer Anziehungskraft für viele Kundenaus aller Welt. 

Dr. Peter Lenk/Geschäftsführer 

Laserbearbeitung

Härten mit Diodenlaser ­ Anwendungen für den Lohnauftrag                        Der Hochleistungs­Diodenlaser (HLDL) ist ein flexibles Werkzeug für  Oberflächenhärteaufgaben. Die HLDL­Härteanlage der ALOtec GmbH ist besonders geeignet zum Härten von: 

• Kleinteilen • Einzelstücken bis Mittelserien • kleinen Funktionsflächen an kompliziert geformten größeren Bauteilen • Bauteilinnenflächen • Bauteilhinterschneidungen • verzugsgefährdeten Bauteilen • 3D­gekrümmten Oberflächen 

 Gesamtansicht Diodenlaser­Härteanlage 

Die   technische   Entwicklung   des   HLDL   zu   größeren   Leistungsdichten   ermöglicht   heute   deren   Einsatz   imOberflächenhärten über das Gebiet traditioneller Härteverfahren hinaus gehende Anwendungsbereiche. 

Das Prinzip der Laserhärtung ist der Energieeintrag durch direkte Strahlung auf die Bauteiloberfläche. Der Laserstrahlerwärmt kurzzeitig eine lokal begrenzte dünne Oberflächenschicht mit einem Temperaturgradienten von mehr als 1000K/s. Während der kurzen Haltezeit des Energieeintrages homogenisiert die Kohlenstoffverteilung im Werkstoff. EineAustenitisierungsfront breitet sich unter der Werkstückoberfläche aus. Infolge der schnellen Wärmeableitung in dasBauteilinnere ergibt sich eine Selbstabschreckung, sobald der Wärmeeintrag beendet ist. 

Die Vorteile des HLDL gegenüber anderen Laserart beim Härten sind:

• einfacher technischer Aufbau • höherer laseroptischer Wirkungsgrad von 35% • höhere Laserstrahlabsorption auf Stahloberflächen von ca. 25 ­ 70% 

Durch  das  geringe  Bauvolumen  des  Laserkopfes  und  der  getrennt  von  der  Maschine  aufgestellten Steuerung  undKühlung   lässt   sich   eine   sehr   einfache   Strahlführung   für   3D­Anwendungen   bis   hin   zur   Mehrstrahlanwendungrealisieren. 

Bevorzugte Anwendungen des HLDL beim Oberflächenhärten sind: 

• selektives Härten einzelner Werkstückoberflächen mit unbeeinflussten Bereichen in unmittelbarerNachbarschaft. Bereichsweise harte Oberfläche (Härtetiefe 0,1 ­ 1,5 mm) 

• Härtespuren an Schnittkanten, Führungsbahnen, Nuten und Freiformflächen mit kontinuierlichenGeometrieübergängen 

• gute Härtbarkeit an schwer zugäng­lichen Flächen wie gekröpften Nuten, Rillen und Innenflächen • Punkthärtungen an Noppen und in Sacklochbohrungen • Härtbarkeit dünner verzugsgefährdeter Bauteile durch punktuellen schnellen Temperatureintrag bei extrem

kurzer Verweildauer. 

 Härteanlage mit Diodenlaser Rofin DL 025 

Für  den  Industrieeinsatz  ist   auf  der  Basis  einer  4­Achs­CNC­Fräsmaschine eine HLDL­Härteanlage mit   folgendenMerkmalen entwickelt worden: 

• geeignet für das Job­Shop­Härten von Klein­ und Mittelserien • universelle Einsetzbarkeit • Ausstattung nach Kundenwunsch • einfache Bedienung der CNC 

Eine bedeutende Verbesserung  der Prozessfähigkeit  und ­flexibilität   für  den Serieneinsatz bringen die  zusätzlichenOptionen: 

• ZOOM­Objektiv zur flexiblen Strahlformung mit Integration in das CNC­Programm (Spurbreite von 1,2 bis12 mm stufenlos verstellbar) 

• temperaturgeregeltes Härten mit einer Genauigkeit +/­ 5K auf der Bauteiloberfläche, Ausgleich vonSchwankungen der Bauteilgeometrie und des Oberflächenzustand (Verschmutzung, Öl, Rost). 

• Teachen der Bauteilgeometrie • Qualitätskontrolle während des Härteprozesses mit Dokumentation • CNC­Postprozessor für effektive Programmerstellung auch für Kleinstserien mit Berechnung der

Bahnfeinkontur, Optimierung der Vorschubgeschwindigkeit und Berücksichtigung der Wärmeableitung anKanten und Krümmungen 

• Blank­Härten ohne Anlassfarben 

Laserstrahlschweißen: Neue Chancen für den Leichtbau                        Laserstrahlschweißverfahren   revolutionieren   Fertigungsabläufe.   Sie   ermöglichen   fertigungsgerechte   Lösungen,beanspruchungsgerechtere   Leichtbaukonstruktionen   sowie   automatisierte  Produktionsabläufe   und   sind   wesentlicherBestandteil moderner kosteneffizienter Produktionsstrategien.

 Abb. 1: Laserstrahl geschweißtes Scheibenwischergestänge aus Aluminium; im Industrieeinsatz bei Fa. Erdrich

Umformtechnik 

Getrieben von den Anforderungen, kostengünstiger, effektiver, schneller und zuverlässiger zu produzieren, steigt derindustrielle Bedarf nach schweißtechnisch sehr anspruchsvollen Lösungen. Diesen Herausforderungen stellt sich dasIWS   durch   die   Entwicklung   neuer   Schweißverfahren,   neuartiger   Schweißtechnologien   für   schwer   schweißbareWerkstoffe sowie beanspruchungsgerechter Fügestellendesigns. 

 Abb. 2: Laserstrahlsgeschweißte hochfeste Mg­Legierung 

Neben  der  Weiterentwicklung der  normalen  Laserstrahlschweißverfahren und  deren  Anpassung an  die  besonderenAnforderungen beim Schweißen von Leichtmetalllegierungen (siehe z. B. Abb. 1 und Abb. 2) konzentrieren sich dieArbeiten   insbesondere   auf   die   Entwicklung   und   Industrieüberführung   von   Laserhybrid­   undLaserkombinationsschweißverfahren wie z. B.

• Laserinduktionsschweißen, • WIG­ oder MIG­unterstütztes Laserstrahlschweißen • Plasmaunterstütztes Laserstrahlschweißen sowie • Hochleistungsdiodenlaser unterstütztes Laserstrahlschweißen. 

Das Laserinduktionsschweißen ermöglicht  erstmalig das prozesssichere und industrietaugliche Laserstrahlfügen vonmartensithärtenden Stählen (z. B. Vergütungsstähle, Werkzeugstähle, Ventilstähle, Federstähle, martensitische rost­ undsäurebeständige  Stähle),  von  Automatenstählen,  von  verschiedenen  Gusseisensorten  sowie von  Mischverbindungenzwischen Gusseisen und Vergütungsstählen. Beispiele für den Großserieneinsatz dieser neuen Technologien sind dasFügen von PKW­Antriebswellen von drehmomentstarken PKW­Getrieben. In Zusammenarbeit  mit Systemanbieternentstehen prozessspezifische und auf die Kundenbelange zugeschnittene Laserinduktionsanlagen (siehe Abb. 3). 

 Abb. 3: Mehrzweck­Laserinduktionsschweißanlage 

Die WIG­,  MIG­ und  plasmaunterstützten  Laserinduktionsschweißverfahren  wurden  entwickelt  zum Erreichen vontechnologischen  Vorteilen   (z.   B.  Verbesserung  der  Spaltüberbrückbarkeit,   Reduzierung  der  Anforderungen  an  dieNahtvorbereitung),   zur   Verbesserung   der   fügetechnischen   Möglichkeiten   zum   Werkstoffleichtbau   (z.   B.Heißrissvermeidung   an   Al­Werkstoffen,   Verbesserung   der   mechanisch   technologischen   Eigenschaften   der

Schweißnähte)   und   zur   Schaffung   neuer   Freiräume   für   den   Formleichtbau   (z.   B.   belastungsangepasstesSchweißnahtdesign). 

Das Fraunhofer­Institut für Werkstoff­ und Strahltechnik, IWS Dresden betreibt anwendungsorientierte Forschung undEntwicklung   auf   den   Gebieten   der   Laser­   und   Oberflächentechnik.   Ein   wesentlicher   Schwerpunkt   dabei   ist   dasLaserstrahlfügen. 

Leistungsangebot: 

• Entwicklung und Optimierung von werkstoff­ und beanspruchungsgerechten Laserschweißtechnologien • Technologieentwicklung zum Laserstrahlschweißen schwer schweißbarer Werkstoffe • Machbarkeitsstudien • Anlagenkonzeptionen und Verfahrensintegration • Verfahrenstechnische Anlageninbetriebnahme und Anwenderschulung 

Neue 3 D­Laserbearbeitungsanlage im TGZ Riesa­Großenhain                        Das   Technologiezentrum   des   Landkreises   Riesa­Großenhain   betreibt   seit   1994   ein   3   D­Laserapplikations­   und­demonstrationszentrum. Mit der im Juli dieses Jahres in Betrieb genommenen neuen 5­Achs­Laserbearbeitungsanlageerhält das Laser­zentrum Anschluss an den modernsten Stand der Bearbeitungstechnologie, der insbesondere für dieAutomobilzulieferindustrie zur Anwendung kommt. 

Auf einer leistungsfähigen Workstation wird eine per Datentransfer übermittelte 3 D­CAD­Datei mit der 3 D­SoftwareCATIA (VDA­Schnitt­stelle vorhanden) bearbeitet. Danach legt man die Bearbeitungstechnologie fest und kann am PCden  Bearbeitungsvorgang   simulieren.   Der  Vorteil   ist,   dass   ein  Großteil  der  möglichen  Kollisionen  zwischen  demLaserbearbeitungskopf und dem zu bearbeitenden Werkstück ausgeschlossen werden kann. Nach Erstellen des NC­Programmes wird die Bearbeitung durchgeführt. 

Die wichtigsten technischen Daten der Anlage sind:

CO2­Laser: Leistung: 3000 W

Arbeitsbereich: x 3000 mm, y 1500 mm, z 500mm

CNC­Drehachse: max. Durchmesser 500 mm

Bearbeitungsmöglichkeiten: Schneiden, Schweißen

Software: 3 D­CATIA, VDA­Schnittstelle

 Schneiden von Prototypenteilen für eine bekannte Automobilfirma in Süddeutschland auf der Basis von CATIA­Daten

Produktionstechnik auf neuen Wegen                        Das Hauptbetätigungsfeld der klassischen Produktionstechnik lag vor allem auf den Gebieten der Teilefertigungin der metallverarbeitenden Industrie. Daneben gab es weitere Disziplinen, die sich mit den sogenannten stand­alone­Technologien, wie dem Schweißen oder Stoffeigenschaftsändern, beschäfigten. 

 

Das Institut für Produktionstechnik der Technischen Universität Dresden vereint in den 8 Professuren (Bild 1) dasFachwissen zu allen Fertigungsverfahrenshauptgruppen ­ der Produktionsautomatisierung, der Meßtechnik, Montage,Produktionsorganisation   und   Fabrikplanung.   Mit   diesem   in   Deutschland   einmaligen   Aufbau   können   durchgängigAufgaben   von   den   naturwissenschaftlichen   Grundlagen   der   Fertigungsverfahren,   deren   Rationalisierung   bis   zurUmsetzung in neu geplante Unternehmen bearbeitet werden.  Besonderes Augenmerk wird dabei auf die  komplexeBetrachtung der  Prozesse und deren Verknüpfung gelegt.  So können durch die Weiterentwicklung konventionellerVerfahren, der  Entwicklung  von Hochleistungsverfahren und Hybridtechniken neue überraschende Effekte erreichtwerden. 

Neben den traditionellen Anwendungen in der metallverarbeitenden Industrie kommen immer stärker Aufgaben zur Be­und  Verarbeitung   neuer   Konstruktions­  und  Funktionswerkstoffe   aus   den   unterschiedlichsten   Bereichen  hinzu.   Indiesem Transferbrief sind einige entsprechende Beispiele, wie das Ummanteln von Kunststoffprofilen, die Anwendungder Fertigungsmeßtechnik für medizinische Aufgabenstellungen oder die Anwendung von Methoden und Verfahren zurRekonstruktion von Kunst­ und Kulturgütern beschrieben. 

Große Auswahl an Werkstoffen und eine hohe Produktivität beim Schneiden mit Laser                        Neue   Entwicklungen   auf   dem   Gebiet   der   Strahltechnologien   wie   das   Wasserabrasivstrahlschneiden   und   dasLaserstrahlhochgeschwindigkeitsschneiden erschließen gegenwärtig weitere Anwendungsgebiete  für  Werkstoffe undMaterialdickenbereiche (unter 1 mm). So werden mit Hilfe des Wasserabrasivstrahlens neben Metallen, Kunststoffenund Keramiken ebenso eine Vielzahl von Verbundwerkstoffen geschnitten. Die Materialhöhe beträgt zwischen wenigerals 1 mm bis zu 100 mm. Bei dünnen Stahlblechen liegen die maximalen Vorschubgeschwindigkeiten bei 5 m/min.Mitte   der   80er   Jahre   wurde   durch   Zugabe   von   Abrasivpartikeln   aus   dem   Wasserstrahlschneiden   dasWasserabrasivstrahlschneiden mit einer bis zu 20fach höheren Produktivität und einer größeren Bearbeitungsbreite. Das   Hochgeschwindigkeits­Laserstrahlschneiden   erweitert   das   Bearbeitungsspektrum   beim   Laserschneideninsbesondere bei der Bearbeitung dünner Bleche (unter 1 mm). Der Einsatz von Linearmotoren gekoppelt mit schnellenSteuerungen  ermöglicht  Vorschubgeschwindigkeiten  von  über  22  m/min  bei  der  Bearbeitung  von  0,1  mm dickenEdelstahlblechen. Durch die hohen Geschwindigkeiten und Beschleunigungen führt ein konventionelles Prozessumfeldinsbesondere bei der Bearbeitung von dünnen Blechen durch den überproportionalen Anstieg der Hilfs­ und Rüstzeiten,zu einer Verschiebung der Zeitanteile Schneidprozess und Hilfsprozesse. 

 Abbildung 1: Wasserabrasivstrahlschneidanlage TC WS 2500 

Das Zentrum Strahltechnologie befördert gemeinsam mit dem Lehrstuhl Oberflächentechnik und Schichttechnologieam Institut für Produktionstechnik, mit dem Fraunhofer­Institut für Werkstoff und Strahltechnik (IWS) Dresden, mitder   ALOtec   GmbH   und   mit   der   Sachsenberg­Gesellschaft   e.V.   "Verein   der   Freunde   und   Förderer   der   DresdnerBetriebswissenschaften ­ Produktionstechnik" die Forschung, den Wissenstransfer und die Ausbildung auf dem Gebietder Strahltechnik.  Ausgestattet ist das Zentrum mit den Maschinen der Trumpf Sachsen GmbH, dies beinhaltet dieWasserstrahlschneidanlage TC WS 2500 und die Hochgeschwindigkeitslaserstrahlschneidanlage TC HSL 2502. 

In der Kooperation der genannten Einrichtungen werden folgende Forschungsschwerpunkte realisiert:

• Industrieberatung für Schneidtechnik (konventionelle Bearbeitung, Laserstrahlschneiden,Wasserabrasivstrahlschneiden) 

• Verfahrensentwicklung Strahltechnik (Aktivelemente, Spann­ und Handhabungssysteme, Prozessabläufe,Technologie) 

• Erarbeitung von Einsatzempfehlungen für Strahlbearbeitung, Machbarketsstudien • Entwicklung Fertigungsabläufe, Produktinnovationen mit Strahlschneiden und andern Bearbeitungsverfahren 

 Abbildung 2: Laserhochgeschwindigkeitsschneidanlage TC HSL 2502 

Das Potential des Lasers als hochflexibles und universelles Werkzeug in der Materialbearbeitung wird bei weitem nichtausgeschöpft.   Zielgerichtete   und   problemorientierte   Informationen   auf   diesem   Gebiet   sind   oft   für   dieinnovationsorientierten kleinen und mittelständischen Unternehmen (KMU) schwierig und kostenträchtig. Viele fühlensich   den   Anforderungen   der   Lasertechnik   nicht   gewachsen.   Deshalb   hat   das   BMBF   mit   der   bundesweitenFördermaßnahme   "Erprobungs­   und   Beratungszentren   zur   Lasertechnik   (EBZ)"   günstige   Rahmenbedingungen   fürKMU zur Einstiegs­ und technischen Anfangsberatung in der Lasertechnik geschaffen. Eine große Anzahl von Firmen,die im Fraunhofer­Institut für Werkstoff­ und Strahltechnik (IWS) Dresden eine Beratung zur Lasertechnik in Anspruchnahmen, regten an, auch andere Betriebe gezielt über derartige Möglichkeiten zu informieren. 

Vom Schneiddienstleister zum Komplettanbieter                      Im Jahre 1995 als Ein­Mann­Unternehmen gegründet, entwickelte sich PreTec Schneidtechnologien schnell zu eineranerkannten Adresse für Laser­ und Wasserstrahlzuschnitte. Mit der Anschaffung einer CNC­Hochdruckwasserstrahlschneidanlage im September 1996 wurde der Firmensitz vom TechnologieZentrum Dresdennach Dresden­Zschachwitz in eine moderne Fertigungshalle verlegt. Die Erweiterung der technischen Basis erfolgtedurch die Inbetriebnahme einer Laserschneidanlage im August 1997. Zusammen mit der TU Dresden und der FlexiCon

GmbH wurde eine Software entwickelt, die eine Programmierung der beiden unterschiedlichen Schneidanlageninnerhalb eines Systems ermöglicht. Somit kann durch den Einsatz der beiden Verfahren HDW­Schneiden undLaserstrahlschneiden ein breites Materialspektrum hinsichtlich Materialdicke und Werkstoff bearbeitet werden.  

Für die Herstellung kompletter Baugruppen wurden die technischen Anlagen Anfang 1999 durch konventionelle undCNC­gesteuerte Maschinen für die Dreh­, Fräs­, und Bohrbearbeitung erweitert. Auf der Grundlage der erfolgreichenwirtschaftlichen Entwicklung erfolgte im gleichen Jahr die Inbetriebnahme einer weiteren Laserschneid­ und einerweiteren Wasserstrahlschneidanlage. Die auf den vier Laser­ und Wasserstrahlschneidanlagen hergestellten ebenenZuschnitte können mit einer zu Anfang des Jahres 2000 in Betrieb genommenen CNC­Abkantpresse durch Biegenweiter bearbeitet werden. Abgerundet werden die Fertigungsmöglichkeiten durch MIG/MAG /WIG­Schweißmaschinenund eine Feinsprüh­Elektrostatik­Farbgebungsanlage. An fünf Programmierstationen werden pro Monat dieFertigungsunterlagen für über 1.000 verschiedene Teile erstellt. Heute beschäftigt PreTec über 25 Mitarbeiter undbildet auch einen Lehrling als Instandhaltungsmechaniker aus. Die Einführung und Umsetzung eines Qualitätsmanagement­Systems wurde durch die erfolgreiche Zertifizierung nachDIN ISO 9001 im April 2000 bestätigt. Durch interne und externe Audits wird die Einhaltung und Weiterentwicklungdieses Qualitätsstandards überwacht und garantiert.  

Modelle, Formen, Werkzeuge

Neues Druckguss­Technologiezentrum                        In   Dohna   bei   Dresden   wurde   mit   dem   Diecasting   Technologies   Center   (DTC)   ein   modernesDienstleistungszentrum   für   die   Entwicklung   von   Druckgussteilen   eingerichtet.   Angeboten   werdenpraxisbezogene   Leistungen   von   der   Konstruktionsberatung   über   Teileentwicklung   bis   zur   Vermietung   desZentrums. 

Moderner Druckguss geht oft an die Grenze des Machbaren. Für die Entwicklung komplexer, funktionsintegraler Groß­Druckgussteile und die Optimierung von Konstruktion, Gießwerkzeug und Produktionsparametern fehlte bis heute eingeeignetes,   produktionsnahes   Technologiezentrum,   weshalb   Versuche   unter   unbefriedigenden   Umständen   aufProduktionsanlagen gefahren wurden. 

Seit   neuestem   steht   Druckguss­Abnehmern   und   ­Entwicklern,   Gießern   und   Formenbauern   mit   der   DiecastingTechnologies Center GmbH (DTC) ein speziell für die Entwicklung von Druckguss in Aluminium und Magnesiumeingerichtetes Dienstleistungszentrum zur Verfügung.  Kernstück ist eine moderne,  vollautomatische Druckgießzellenach neuestem Stand der Technik rund um eine 2.500­Tonnen­Maschine. 

 

Angeboten   werden   praxisbezogene   Leistungen   von   der   Machbarkeitsstudie   und   der   Konstruktionsberatung   überGießprozesssimulation und Rapid Prototyping bis zur Bemusterung und Optimierung für  die Serie.  Alternativ kannauch die gesamte Einrichtung gemietet werden, um Versuche mit eigenem oder DTC­Personal durchzuführen. 

Die gesamte Bandbreite an Verfahren vom normalen über Vakuum­Druckgießen bis zum Thixo­ bzw. Squeeze­Castingist im DTC verfügbar. Darüber hinaus bestehen umfassende Möglichkeiten zur Qualitätskontrolle.

Das   Joint­Venture­Unternehmen  der   DGH­Group,  des   italienischen   Druckgießmaschinenherstellers   IDRA   und  desGießerei­Instituts der TU Bergakademie Freiberg ist am Standort von Druckguss Heidenau und Heidenauer Formen­und Werkzeugbau in Dohna angesiedelt. 

Produktinnovationen mit neuen Technologien in Rekordzeiten                        Unternehmensprofil: Seit 1992 Entwicklung von mobilen Datenkommunikationslösungen 

Schwerpunkt:  Bereiche   der  mobilen   Datenerfassung  und  Übertragung  zu  entfernt  gelegenen  Objekten  bzw.Betriebsniederlassungen 

Die Firma produziert: 

• Zusatzmodule zu Handheldcomputern • Mobile Handheldcomputer NETZING MC • Abrechnungssystem für den Rettungsbereich • Datenfunklöungen in der Transportbranche 

Das Unternehmen Schneider Funk­ und Datensysteme GmbH (Schneider GmbH) beschäftigt sich seit 1992 mir derEntwicklung   von   mobilen   Datenkommunikationslösungen.   Der   Schwerpunkt   der   Entwicklung   liegt   dabei   in   denBereichen   der   mobilen   Datenerfassung   sowie   deren   Übertragung   zu   entfernt   gelegenen   Objekten   bzw.Betriebsniederlassungen. 

Das oberste Ziel eines innovativen Dienstleisters, wie der SFM ­ Gesellschaft zur Schnellen Fertigung von ModellenmbH   (SFM­GmbH),   besteht   seit   der   Gründung   im   Jahre   1993   darin,   den   Kunden   und   Partnern   max.   möglicheUnterstützung mit den Prämissen:

Verkürzen der Entwicklungszeiten  Verbessern der Produktqualitäten  Kostensenkung in Produktionsvorbereitung und ­durchführung 

zu geben. Wie kann es gelingen, durch geschicktes Verknüpfen der Kompetenzen beider Unternehmen, Synergieeffekte in neuenDimensionen zu erreichen? 

Spitzenprodukt "NETZING MC XXX" im Team gestaltet In Realisierung der o. g. Zielstellungen wurden von SFM zahlreiche anspruchsvolle Projekte der effektiven Nutzungvon   Rapid   Technologien   praktisch   verwirklicht.   Zu   den   aktuellen   Aufgaben   der   SFM­GmbH   gehört   dasMultifunktionssystem "NETZING MC XXX ­ Ein Handheld mit System" vom Unternehmen Schneider GmbH. 

 NETZING MC XXX 

Der NETZING MC ist ein industrieller Handheldcomputer und dient der Datenerfassung und Datenübertragung. Er istauf ein breites Anwendungsfeld zugeschnitten und in nahezu allen Bereichen der Industrie einsetzbar. 

Die Geräte Der Vorteil des NETZING MC XXX gegenüber vergleichbarer  Wettbewerberprodukte besteht in seiner modularenBauweise,   bei   der   jeder   Kunde   je   nach   Anforderung   und   Aufgabenbereich   die   einzelnen   Komponenten   auchnachträglich integrieren lassen kann. 

Module Dazu gehören: 

NETZING MC 090 => mit Chipkartenleser mit SSD­Format  NETZING MC 100 => Grundmodell mit Chipkartenleser 

NETZING MC 200 => wie 100 mit Meldeempfänger (Pager)  NETZING MC 300 => wie 100 mit GSM­Funkmodul (Sprache / Daten)  NETZING MC 400 => wie 100 mit Messtechnikschnittstelle  NETZING MC 500 => wie 100 mit beliebigen Funkmodulen  NETZING MC 600 => wie 100 mit zwei PCMCIA­Slots 

Erweiterbar durch die Module: 

NETZING MC X01 => Scanner  NETZING MC X10 => Transponder  NETZING MC X11 => Scanner und Transponder 

Vom Design über den Prototyp bis zur SerieDie konstruktive Auslegung der tragenden mechanischen Bauteile für die elektronischen Baugruppen muss ergänzendzur äußeren harmonischen Gesamtgestaltung eine rationelle Montage bzw. Demontage ermöglichen. Gleichzeitig ist indieser   frühen   Phase   der   Produktgestaltung   für   die   Kunststoffbauteile   die   spritzgießgerechte   Konstruktion   zugewährleisten. 

Das gelang durch enge Zusammenarbeit zwischen 

• Elektronik­Entwickler • 3 D­CAD­Modellierer für die Gehäuse­Komponenten • Werkzeug­Konstrukteur (Spritzgerechte Gestaltung) • Verantwortlichen für die Serienfertigung in folgenden Arbeitsschritten: 

Virtuelle Optimierung der Montageprozesse, ausgehend vom komplexen 3 D­Datenmodell  Bau von Urmodellen mittels Stereolithographie  Herstellen mehrerer Prototypen zur Funktionserprobung  Konstruktion der Serienwerkzeuge 

Know­how und anerkannte Kompetenz durch Partnerkoorperation auf Basis von Vertrauen und FairnessAus dieser neuen Form des praktizierten "Simultaneous Engineering" über Unternehmensgrenzen hinweg resultierenmarkante Vorteile. 

Nur   mit   einer   solchen,   nahezu   "schlupffreien"   Zusammenarbeit   konnten   die   traditionellen   Entwicklungsstufenmehrfach übersprungen werden. 

Eine   derartige   Kooperationsform   zwischen   zwei   Partnerunternehmen   basiert   auf   einer   hohen   Qualität   deswechselseitigen Vertrauens und gegenseitiger Fairness. Bei einer solchen Vorgehensweise wird und muß keindetaillierter   Auftrag   vom   Auftraggeber   an   den   Auftragnehmer   übergeben   werden.   Ausgehend   von   dereindeutigen   Gesamtzielstellung  des  Entwicklungsvorhabens   werden  die   jeweiligen   Teilaufgaben  im Ergebnismarkanter Zwischenetappen in Arbeitsprotokollen spezifiziert. 

Die gesamte Projektrealisierung erfolgt   in  einem solchen Zeitraster,  wie es ohne Rapid Prototyping objektiv  nichtmöglich ist. 

Schon   in   der   frühen   Phase   der   Produktentwicklung   wird   der   wesentliche   Grundstein   für   eine   höchstmöglicheProduktqualität gelegt. 

Von der ersten Idee, vom Muster bis zur Serienreife (ca. 3 Monate, Tradition für Produkte dieser Komplexität 12 ­ 15Monate!). 

SFM­GmbH ­ Unser know how, unsere Leistungen                        Kompetenzfelder SFM­GmbH:

Erzeugnis­Entwicklung von Kunststoffteilen  Gestalten optimaler Prozessketten  3D­CAD­Modellierung  Rapid Prototyping Bauprozesse (STL, LOH, SLS)  Konstruktion von Muster­ und Servicewerkzeugen 

Rapid Tooling  Vakuum­, Fein­ und Sandguss  Klein­ und Grossserien 

Damit wurden einmal mehr die anerkannten Kompetenzfelder der SFM­GmbH bestmöglich zur Wirkung gebracht. Dasumfassende   Know­how   und   die   gegebenen   technischen   Möglichkeiten   der   SFM­GmbH   können   wie   folgtcharakterisiert werden: 

• Gestalten optimaler Prozessketten unter Beachtung der unterschiedlichsten Einflussfaktoren • 3D­CAD­Modellierung mit den problemabhängig bestgeeigneten Systemen zur Flächen­ und

Volumenmodellierung. • Rationelle Kommunikation beginnend vom effizienten Datenhandling bis zur individuellen Abstimmung • Schnelle Bauprozesse mit dem genauen STL­Verfahren, dem kostengünstigen LOM­Prozess und

unterschiedlichen Selektiv­Laser­Sinter ­ Anwendungen (extern) • Herstellen von Prototypen in unterschiedlichen Folgeprozessen ­ für Teile aus Kunststoff mittels

Vakuumgießen, Stückzahlen 15 ­ 20 oder RIM­Verfahren (Reaktion Injection Molding), Stückzahlen 20 ­mehrere 100 

• für Teile aus Aluminium und Stahl: Feinguss und Sandguss. 

Mit diesen anerkannten Tätigkeitsgebieten werden stabile Kundenbeziehungen realisiert, die zu einer kontinuierlichenUmsatzsteigerung (1998 ca. 25 %, 1999 ca. 75 %) führten. Auf der Basis dieser bewährten Kompetenzfelder wurde inÜbereinstimmung   mit   den   wesentlichen   Entwicklungstrends   zum   noch   besseren   Erfüllen   der   steigendenKundenanforderungen eine systematische Weiterentwicklung eingeleitet. 

Auf die generellen Trends und aktuellen Kundenanforderungen bzgl. Prototypen in serienidentischen Materialien mitzunehmenden   Stückzahlbereichen   hat   sich   die   SFM­GmbH   durch   einige   wirkungsvolle   Maßnahmen   bestmöglicheingestellt:

• Ausbau der Werkzeugkonstruktion für die Kunststofftechnik und das Druckgießen • Optimale Ausnutzung des Leistungsvermögens der schnellen Bauprozesse, insbesondere STL und LOM • Vielfältige Materialanwendungen entsprechend spezifischer Kundenanforderungen für das Vakuumgießen und

das RIM­Verfahren • Verbinden der Schnelligkeit der Rapid Technologien mit Präzision der HSC­Bearbeitung für unterschiedliche

Materialien 

Firmenportrait: Firma Havlat                        Die   Firma   Havlat,   gegründet   1980,   entwickelte   sich   vom   Rationalisierungsmittelbau  zu   einem  Fachbetrieb  mit   4Schwerpunkten: 

• Formenbau für technische Gummiformteile und Plastformteile • Werkzeugbau für Schnittwerkzeuge • Vorrichtungsbau für Fräsmaschinen­Spannvorrichtungen • Teilefertigung für Werkzeug­ und allgemeinen Maschinenbau 

 Werkzeugbaul 

Wir sind in der Lage, Sie komplett mit prismatischen, rotationssymetrischen Teilen sowie Schweißbaugruppen zubeliefern. 

Zertifiziert ist unsere Firma nach DIN EN ISO 9001. 

Neben einen hochqualifizierten Mitarbeiterstamm von 55 Fachkräften sowie 29 Lehrlingen steht Ihnen ein modernerund allseitig ausgestatteter Maschinenpark zur Verfügung. 

Dazu   zählen   unter   CNC­Fräs­   und   Drehtechnik   auch   Draht­   und   Senkerodiertechnik,   Rund­,Profil­   undFlachschleiftechnik und Koordinationsschleiftechnik. Ständige Qualifizierungen und Schulungen unserer Mitarbeitergarantieren einen hohen Leistungsstand. Mit einem Neubau werden wir eine eigene Lernfabrik gründen, um die weitereMöglichkeit des Wachstums für unsere Firma zu sichern. Dadurch sollen qualifizierte Mitarbeiter zu Spezialisten aufeinzelnen   Bearbeitungsgebieten   geschult   werden   wie   z.B.   5­Achs­Fräsen,   Draht­   u.   Senkerodieren,   Rund­Profil­Flachschleifen, Meßtechnik usw. Dies wollen wir auch als Dienstleistung anderen Unternehmen anbieten.

 Formenbau 

Großes Interesse haben wir an Kunden, die einen zuverlässigen Partner für die Präzisionstechnik oder auch für  dieMikromechanik suchen. 

Wir würden uns freuen, bei gemeinsamen Aufgaben Ihr Partner zu sein.

 Präzisionsteilefertigung

BECKMANN­INSTITUT für Technologieentwicklung e.V. Partner für kleine und mittelständische Unternehmen in Forschung und Entwicklung                        Als Kompetenzzentrum für ausgewählte innovative Technologien, beispielsweise für moderne Bearbeitungsverfahrenoder  Methoden des  Rapid  Engineering,  unterstützt  das  BECKMANN­INSTITUT für  Technologieentwicklung  e.V.kleine und mittelständische Unternehmen durch

• Konsultationen, Demonstrationen und betriebsspezifische Problemlösungen • die Konzeption von vorwettbewerblichen oder unternehmenspezifischen Forschungsvorhaben und deren

Realisierung • Überführung neuer Forschungsergebnisse in die industrielle Praxis • wissenschaftliche Veranstaltungen, Schulungen, Workshops und Praktika zur Vermittlung von technischem

Know How 

Zur   Zeit   werden   am  Institut   Forschungsarbeiten   zum  Rapid   Prototyping   durchgeführt,   die  beispielsweise   auf   dieVerbesserung der Oberflächenqualität  der mittels unterschiedlichen Verfahren hergestellten Prototypen und auf denEinsatz neuer Materialien abzielen. In diesem Zusammenhang werden mehrere Verbundprojekte im nationalen und imeuropäischen Rahmen koordiniert und bearbeitet. 

Ein   weiterer   Schwerpunkt   der   Arbeit   besteht   in   der   Durchführung   von   Weiterbildungslehrgängen,   die   modularaufgebaut  sind und  sowohl   theoretisch  als  auch praktisch ausgerichtet  die  Bereiche Reverse Engineering  /  CAD /Datenprocessing / Rapid Prototyping / Brückenprozesse bzw. Folgetechnologien umfassen.

Beginnend im Jahre 1999 findet am Sitz des Instituts jährlich ein Kolloquium zum Thema "Rapid Prototyping in derMedizintechnik" statt. Die diesjährige wissenschaftliche Veranstaltung "RAPROMED 2000", die im November geplantist,  soll  wiederum Interessenten an einer  Zusammenarbeit  auf  den Gebieten  der Forschung und der Dienstleistungzusammenführen. 

 Die Kompetenzfelder des BECKMANN­INSTITUTS für Technologieentwicklung e.V.

bestehen auf den Gebieten des Rapid Engineering und moederner Fertigungstechnologien

Umformen

Konventionelle Verfahren ganz aktuell!                        Die   neuen   Produktionsverfahren   erfordern   auch   in   Forschung   &   Entwicklung   neue   Schritte,   damit   dieWirtschaftlichkeit gegeben ist. Hierzu trägt die Umformtechnik einen großen Anteil bei. Durch die neuen Werkstoffe,sowohl in der Entwicklung als auch in der Produktion, werden immer neue und höhere Anforderungen an den Prozessgestellt. Die ehemals singulär durchgeführten Betrachtungen des Prozesses gehören der Vergangenheit an; wir müssenimmer mehr erkennen, dass diese Prozesse in der Herstellung der Produkte immer näher zusammenrücken und in derVerknüpfung zum gesamten Produkt führen. Deshalb hat sich der Lehrstuhl in die vier Hauptrichtungen Massiv­ undBlechformung, Fügen sowie Berechnung/Simulation gegliedert. Es werden zur Zeit in der Massivumformung sowohlWerkstofffragen, als auch die Formgebungsverfahren z.B. durch Walzen bearbeitet. In der nächsten Zeit wird immermehr die Thematik des "Near net shape" angesprochen werden und es werden Werkstoffe und Verfahren erarbeitet, diees ermöglichen, in einer Aufspannung zum Fertigteil zu gelangen. 

 

Zum Leichtbau sei gesagt, dass hier in zunehmenden Maße Werkstoffanhäufungen, die nicht zur Festigkeit beitragen,wegen der Gewichts­ und Werkstoffersparnis in Zukunft nicht mehr mit den Produkten verkauft werden sollen; deshalbwird man verstärkt auf sog. Hohlwellen eingehen. 

 

Bei der Blechbearbeitung werden die Grenzen in der Regel durch die zu erstellende Form gegeben. Die Formerstellunghängt  unter   anderem  von   der   Umformbarkeit   des  Werkstoffes   ab;  hier   ist   die   Berechnung   ein   heute   nicht   mehrwegzudenkendes   Hilfsmittel.   Es   werden   am   Lehrstuhl   für   Umformtechnik   in   dieser   Richtung   mehrere   Arbeitendurchgeführt,   die   sich   sowohl   mit   dem   Halbzeug,   als   auch   mit   dem   Gesamtkomplex   Maschine,   Werkzeug   undWerkstoff befassen. Nicht zuletzt geht auch die Tribologie, d.h. die Schmierung, mit in den Prozess ein. Immer   neue   Schmierstoffe   werden   entwickelt.   Trockenschmierstoffe,   organische   Schichten   und   herkömmlicheSchmierstoffe werden je nach Anforderung des späteren Kunden genutzt und entwickelt. Hierzu werden umfangreicheUntersuchungen mittels Werkstoffanalyse und der Reibung durchgeführt. 

Optischer Meßkopf zur visioplastischen Deformations­ und Spannungsanalyse mit Bilderverarbeitung

 Streifenziehanlage

Nach der Einzelteilherstellung ist es erforderlich, dass die Komponenten zu einem System gefügt werden; außer derSchweißtechnik ist hier das umformtechnische Fügen als kaltes Verfahren von besonderer Bedeutung. Man ist in derLage, mit Clinchen, Stanznieten mit Halbhohlniet und Vollniet hervorragende Verbindungen zu erzielen, die u.a. imAutomobilbau auch unter Crashbelastung in zunehmenden Maße eingesetzt werden. Dies wird um so bedeutungsvoller,je mehr Werkstoffarten miteinander  verbunden werden sollen,  z.B. beim Einsatz von organisch beschichteten oderlackierten Blechen. In allen Punkten, die erwähnt wurden, werden aufschlussreiche Arbeiten sowohl in der Forschungals auch in der Industrie durchgeführt. Wir sind die Partner der Studenten und der Industrie. Wir lösen gemeinsamProbleme. Wir sind ein Sprungbrett für die zielgerechte Ausbildung für die Industrie. 

Qualitätssicherung / Produktionsüberwachung

Drahtlose Überwachung von Produktionsanlagen                        Zielstellung und Entwicklung Ziel war die Entwicklung eines universell einsetzbaren mobilen Messdatenerfassungs­, ­übertragungs­, ­registrierungs­und   ­auswertesystems   (MOMERAS)   mittlerer   bis   hoher   Abtastrate   für   maschinenbautechnisch   abgekapselteSensoraufnehmer, die sehr rauen Umgebungsbedingungen und extremen dynamischen Bewegungsabläufen unterliegen.

Ein   weiterer   Schwerpunkt   war   die   Weiterentwicklung   zu   einem   drahtlosen   Bussystem   (Funkdatennetz)   mitbidirektionalem   Datentransfer,   welches   für   industrielle   Anwendungen   eine   ausgeprägte   Mobilität   und   Variabilitätbietet.MOMERAS wurde zunächst für den Anwendungsfall an einer Rohrstoßbankanlage konzipiert, entwickelt und getestet. Es ist universell einsetzbar, unabhängig von der zu messenden physikalischen Prozessgröße. Danach wurde dieses Messsystem für den Anwendungsfall an einer Warmwalzanlage zu einem drahtlosen Bussystemmit drei Messkanälen zur messtechnischen Erfassung von drei Antriebsdrehmomenten weiterentwickelt und erfolgreichgetestet. Im   Resultat   kann   man   über   die   serielle   PC­Schnittstelle,   die   über   einen   Schnittstellenkonverter   mit   derDatenfunkmodem­Basisstation (Mini­Tower) verbunden wird, schnell und mit geringem Aufwand bis zu 32 drahtloseMessketten zu den entsprechend örtlich verteilten intelligenten Messgrößenaufnehmern aufbauen. Die dezentral  angeordneten mobilen Messgrößenaufnehmer bereiten die von den Basissensoren gelieferten Signaledigital auf und vernetzen sie busfähig.Es ist ein vollkommen schlüsselfertiges System für den Anwender zur automatischen Steuerung des Messablaufes undder Datenauswertung, wobei der aufwendige Verkabelungsaufwand für die Feldbusanbindung entfällt.Das somit errichtete lokale Funkdatennetz ist in Abhängigkeit von der gewählten Sendeleistung und den gegebenentopographischen   Bedingungen   für   Übertragungsstrecken   bis   zu   einigen   Kilometern   geeignet.   Es   wurden   BZT­zugelassene Funkmodems, die auf dem 70 cm Band arbeiten, verwendet. Die Entrichtung einer Übertragungsgebühr istnicht erforderlich. Insbesondere ermöglicht die Echtzeit­Übertragung von Einzelzeichen zeit­kritische Anwendungen. In Verbindung mitdem Akku­Betrieb für die mobilen Messtechnik­Komponenten bietet dieses komplexe Messsystem eine ausgeprägteMobilität und Variabilität. 

 Komponenten eines Drehmomenten­Messsystems für ein Dreiwalzen­Schrägwalzwerk 

Leistungsangebot:Umformtechnische Großversuchsanlagen für Forschung unter produktionsnahen Bedingungen: 

• Universalschrägwalzwerk • Duo­Warmwalzanlage • Pulverwalzwerk • 4­Walzen­Tandem­Walzmaschine • Hochtemperatur­Spezialofentechnik 

Forschungsschwerpunkte: 

• Weiterentwicklung des Asselwalzverfahrens • Modellierung des Schrägwalzprozesses mit Hilfe der FEM • Technologieentwicklungen für die Herstellung von Kupferrohr • Entwicklung von Technologien zur Umformung von hochschmelzenden Metallen durch Walzen • Walzverdichten von Sonderwerkstoffpulvern (Fe­Ni, Ti­Al, W­Cu, Keramik) • Kalibrierungsentwicklung und ­erprobung für Stabstahl und Sonderprofile • Durchführung von Betriebsmessungen 

Formänderungsanalyse an umgeformten Blechen                        Beim umformenden Herstellen von Blech­teilen z.B. im Automobilbau müssen einerseits die Umformeigenschaften deseingesetzten Bleches bekannt sein und andererseits  muß das Blechteil selbst und seine umformende Herstellung sogestaltet sein, daß Anforderungen an die Funktionalität, Qualität, Kosten, Produktivität und Produktionsprozeßstabilitäterfüllt   werden.   Neben   der   inzwischen   schon   üblichen   theoretischen   Analyse   von   Umformvorgängen   z.B.   durchnumerische   FEM­Simulation   besteht   die   Notwendigkeit,   auch   den   realen   Umformvorgang   experimentell   zuanalysieren.  Dazu  werden  die  unverformten  Bleche  mit  Linienrastern  markiert  und  die  Änderungen  dieser  Rastergemessen und ausgewertet. 

Typische Anwendungsfälle: 

• Erfassen des tatsächlichen Werkstoffflusses bei der Werkzeugerprobung, beim Fertigungsanlauf, beiveränderten Fertigungsbedingungen 

• Analyse von Problem­, Versagens­ und Schadensfällen • Ermitteln der Blechdickenverteilung • der Qualität umgeformter Teile • Verifizieren z.B. der FEM­Simulation • Ermitteln von Blechumformeigenschaften (Grenzformänderungskurve) 

 Bildverarbeitungssystem mit 4­Kamera­Messkopf zur visioplastischen Analyse von Umformvorgängen 

Im   Rahmen   der   Tätigkeit   am   Umformtechnik­Lehrstuhl   der   TU   Dresden   wurde   die   visioplastische   Methodeinsbesondere   auf   dem   Gebiet   der   Blechumformung   wesentlich   weiterentwickelt.   Unter   Nutzung   aktuellerEntwicklungen   in   der   Photogrammetrie   und   Bildverarbeitung   wurden   mehrere   Prototypen   solcher   Meß­   undAuswertesysteme realisiert. Darauf aufbauend werden von der VISIO­FORM GbR insbesondere für blechherstellendeund   ­verarbeitende   Unternehmen   und   entsprechende   FuE­Einrichtungen   ein   umfassendes   Leistungsspektrum   zurvisioplastischen Analyse von Umformvorgängen angeboten:

• Aufbringen der Markierungsraster auf die zu analysierenden Umformbleche • Materialprüfung: Bestimmen von Blech­Grenzformänderungskurven • Analyse der Umformung von Blechteilen in einer oder mehreren Stufen • Wertung der Analyseergebnisse und umformtechnologische Beratung • Weiterentwicklung und neue Anwendungen dieser Umformanalysen nach Kundenanforderungen • Unterstützung und Beratung beim Kauf solcher Auswertesysteme und notwendigem Zubehör • Verkauf von Zubehör zum Berastern 

Besondere Merkmale: 

Neben   der  hohen  Genauigkeit   und   Zuverlässigkeit   der  Analyse   kommt   unsere  Kompetenz   als  Fertigungstechnik­Ingenieure   mit   Spezialgebiet   Umformtechnik   unseren   Kunden   zugute.   Daraus   resultieren   auch   auf   denFertigungstechniker zugeschnittene Ergebnisdarstellungen und gezielte Anwendungserweiterungen wie 

• die Betrachtung der Umformung in der mittleren Blechfaser (je kleiner die Krümmungsradien und je dickerdas Blech, um so wichtiger) und 

• die Möglichkeit der Aufnahme einer Folge von Stereobildern bei Blechprüf­versuchen, um den Zustand vordem Werkstoffversagen optimal auswerten zu können. 

Vorausgegangene FuE­Vorhaben wurden gefördert durch die DFG und die AiF (EFB)

Kooperationspartner: Institut für Produktionstechnik der TU Dresden 

Rechenanlage im Mechanikzentrum der TU Braunschweig 

FhG Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik Chemnitz 

Innovative Verfahren zur Sicherung der Prozessfähigkeit                        In der Vergangenheit ging es in der Fertigungsmesstechnik hauptsächlich um die Schaffung von Grundlagen zurBeschreibung der Geometrie und der dazugehörenden Messverfahren, die zur Überwachung der Fertigung imSinne einer Postprozessmessung eingesetzt wurden. 

 

Heute liegt der Schwerpunkt in der Nutzung der Fertigungsmesstechnik als Sensor für das Qualitätsmanagement mitdem Ziel einer optimalen Regelung der Qualität durch Inprozessmessung und Stichprobenprüfung. Parameter wie Prozessfähigkeit oder auf Messmittel angewandt Messmittelfähigkeit spielen im Qualitätsmanagementals QM­Element eine zentrale Rolle. Beherrschte Prozesse scheinen die Rolle der Messtechnik zurückzudrängen. In derSerienproduktion   benötigt   man   die   Messtechnik   zunächst   zur   Erstbemusterung   beim   Einfahren   der   Technologiesolange,  bis  die  Produktion  richtig   läuft   (d.  h.  der  Prozess  "fähig"  wird)  und  später  zur  Beobachtung  eben dieserProzessfähigkeit, um notfalls regelnd eingreifen zu können. 

Neben der Koordinatenmesstechnik als klassischem Instrument zur Sicherung der Qualität in der Produktentwicklungund Fertigung   (Foto)  kommt den  Prozessgrößen  (Kräften,  Momenten,  Temperaturen)  bei  der  Fertigung  besondereBedeutung zu. Sie sind relativ einfach zu erfassen und liefern als indirekte oder parametrische Messverfahren für denProzess hervorragende Informationen. Spezielle Sensoren überwachen den Prozess und liefern Informationen, die zumSteuern bzw. Regeln genutzt werden können.

Neben Beratungsleistungen zur Lösung von Problemen der angewandten Qualitätssicherung werden Sensorkonzepteerstellt und in Zusammenarbeit mit dem Anwender realisiert. Anwendungsorientierte Probleme der Qualitätssicherungstehen heute im Mittelpunkt der Lehr­ und Forschungstätigkeit der Professur. 

Fertigungstechnik einmal anders: "Wenn die Gelenke in die Jahre kommen"                        Die Fertigungsmesstechnik   (FMT) mit   ihrer  breiten  Palette  von  Messgeräten und  ­verfahren  zur  Bestimmung  vonMaß­, Form­ und Lageabweichungen und der Oberfläche ist nicht nur vielseitig für alle geometrischen Größen derFertigungstechnik im Maschinen­ und Gerätebau sondern auch zur Bestimmung von geometrischen Abmessungen inder Medizintechnik einsetzbar. 

Die   Bedeutung   von   Implantaten   zur   Wiederherstellung   von   Körperfunktionen,   die   durch   Krankheit,   natürlicheAbnutzung oder Unfall verlorengegangen sind, nimmt stets zu. Die Grenzen, die der Anwendung von chirurgischenErsatzteilen bei dem heutigen Stand der Technik gesetzt sind, liegen einerseits in den Eigenschaften der Werkstoffe,andererseits in der anwendungsgerechten Konstruktion, Fertigung und Messtechnik begründet, die die physiologischenund biomedizinischen Anforderungen des Funktionsersatzes erfüllen müssen. 

 

Die   an   der   Professur   für   Fertigungsmeßtechnik   und   Qualitätssicherung   vorhandene   Gerätetechnik   erfüllt   dieunterschiedlichen Anforderungen, die  je nach der Anwendung an diese Implantate gestellt  werden,  in umfassenderWeise. 

Die universelle Koordinatenmesstechnik (ein­, zwei­ und dreidimensionell) bietet die Möglichkeit, komplizierte Teilemesstechnisch   zu   erfassen   und   über   unterschiedliche   Schnittstellen   auszuwerten.   Mit   Hilfe   von   Form­   undKonturmessgeräten können Verschleißerscheinungen an Gelenken erfaßt und ausgewertet werden. 

Die vorhandene Oberflächenmesstechnik gestattet die Bestimmung der Mikrostruktur der Oberfläche, z. B. infolge vonAbnutzung   oder   Belastungsproben.   Die   Messwerterfassung   am   Objekt   kann   berührend   mit   Taster   oder   optischberührungslos erfolgen, wenn Meßkräfte gleich Null gefordert sind. 

Formanalyse

3D­Digitalisieren und Rekonstruktion von Kunst­ und Kulturgütern                        Etablierung   rechnergestützter   Methoden   zur   3D­Formerfassung   und   Rekonstruktion   für   Kunst­   undKulturgüter 

Das 3D­Digitalisieren wird immer dann angewendet, wenn ein physisches Objekt in eine rechnerinterne Form überführtwerden soll. Bei Objekten des Maschinen­ und Formenbaus gehört dieses Vorgehen seit mehreren Jahren zum Standder Technik. 

 CAD­Modell einer Geigendecke in Parameterliniendarstellung 

 Für die Digitalisierung vorbereitetes Modell einer Geigendecke 

Die innovativen Potentiale der 3D­Formerfassung auch für Kunst­ und Kulturgüter, die überwiegend von Handwerkernin   kleinen   Unternehmen   bearbeitet   werden,   zugänglich   zu   machen,   ist   Anliegen   eines   Forschungsprojektes   derIndustriellen   Gemeinschaftsforschung   der   AIF.   Diese   Aufgabenstellung   wird   zusammen   mit   der   Gesellschaft   zurFörderung angewandter Informatik Berlin bearbeitet. 

Im   Kunst­   und   Kulturbereich   dominieren   bei   der   Präsentation,   Archivierung   und   Rekonstruktion   handwerklicheAktivitäten. Bei der Etablierung der rechnergestützten Prozeßkette (Digitalisierung, 3D­Modellierung, Rekonstruktion)muß der Spezifik im Kunst­ und Kulturbereich Rechnung getragen werden. 

Diese Spezifik ergibt sich aus den recht deutlich unterschiedlichen Genauigkeits­forderungen (cm­µm­Bereich),  der3D­Digitalisierung   vor   Ort,   der   Werkstoffvielfalt   der   Originale   (Gips,   Stein,   Holz,   Metall)   und   der   großen

Formenvielfalt.

Einen  Kernpunkt  der  Arbeiten  bildet   die   effektive  Überführung  der  Digitalisierpunkte   in   ein   rechnerinternes  3D­Modell. Nach einer 3D­Modellierung der Objekte aus Digitalisierdaten kann sich eine Rekonstruktion mittels RapidPrototyping oder Fräsen gleichermaßen anschließen. Welche Methode im Einzelfall anzuwenden ist, hängt von denkonkreten Forderungen ab. 

Eine virtuelle 3D­Präsentation von Objekten ist z.B. für Dokumentations­ und Archivierungszwecke gleichermaßen aufder Basis der generierten 3D­Modelle mit wenig Aufwand möglich. 

Im Ergebnis der Arbeiten entsteht ein Leitfaden für eine Reverse­Engineering­CAM­Prozeßkette für den Kunst­ undKulturbereich. 

Fabrikplanung /Prozesssimulation

CAFD ­ Computer Aided Factory Design                        

 Studie zur Werkserweiterung / Volkswagen AG 

Virtuelles Fabrikmodell ­ computerunterstützte Industriebauplanung 

An Fabrikplanungsteams werden heute immer höhere Anforderungen gestellt:

• Kurzer Projektzeitraum für die Planung • Reduzierung des Planungs­ / Kostenbudgets • Neue Produktions­ und Steuerungsstrategien • Ausgangsdaten mit hohem Integrationsgrad • Entwicklung und Bewertung von Varianten • Hochwertige Visualisierung der Ergebnisse 

CAFD ­ Computer Aided Factory Design ist ein CAD­basiertes Planungstool für  den Entwurf,  die Bewertung undVisualisierung   alternativer   Industriebaulösungen   auf   Grundlage  vorliegender  Flächen­   und   Flusskonzepte   für   eineProduktionsstätte. 

 Planung Neubau / Jenoptik LOS GmbH, Gera 

Durch primäre Bereitstellung der Prozess­Hauptparameter (Flächen­, Struktur­ und Logistikkonzept), der Medienflüssesowie   Bereitstellung   von   Investitions­   und   Betriebkostenparametern   (interaktiv   oder   durch   Zugriff   auf   externeDatenbanken) wird ein ganzheitlicher Entwurf einschließlich Bewertung des Produktionssystems ermöglicht. 

Umweltschutz geht alle an: Homepage zum Öko­Audit an der TU Dresden                        Die Ausprägung eines fundierten Umweltbewußtseins in der Aus­ und Weiterbildung, die Gestaltung der  täglichenArbeit   aller   Studenten   und   Mitarbeiter   unter   dem   Aspekt   der   Ressourcenschonung   und   der   Minimierung   derUmweltbelastungen   durch   jeden   Einzelnen   ­   das   sind   anspruchsvolle   Ziele,   die   u.a.   mit   der   Einführung   einesUmweltmanagementsystems und der Umweltbetriebsprüfung an der TU Dresden forciert werden sollen. 

 

Schon seit einigen Jahren gibt es Aktivitäten zur Vorbereitung des Öko­Audits an der Alma mater, angeregt durch dieKommission Umwelt der TU Dresden und untersetzt durch eine 1998 gebildete Arbeitsgruppe "Öko­Audit an der TUDresden".   Im   Frühjahr   1999   bereits   konnten   die   Umweltleitlinien,   d.h.   die   Schwerpunkte   der   zukünftigenUmweltpolitik an der TU Dresden, vom Rektoratskollegium bestätigt werden. Seit April 2000 fördert die DeutscheBundesstiftung Umwelt das Projekt: 

"Multiplikatorwirkung und Implementierung des Öko­Audits nach EMAS II in Hochschuleinrichtungen am Beispielder TU Dresden", das unter der Leitung von Frau Prof. Dr. E. Günther und Doz. Dr. Jürgen Fröhlich steht. In einerHomepage   kann   sich   inzwischen   jeder   mit   dem   Vorhaben   vertraut   machen.   Informationen   zum   Anliegen,   zurVorstellung der Arbeitsgruppe und Ansprechpartner und zum Stand des Vorhabens sind hier zu finden. Die Rubrik"Diskussion" soll zum Dialog zwischen allen Beteiligten und Interessierten anregen. 

TRUMPF: Simulation und Optimierung                        Modellbasierte   Planung   im   betrieblichen   Umfeld   durch   Nutzung   von   Technologien   der   Modellbildung,Simulation und Optimierung in den Bereichen: 

• Fabrikplanung • Anlagenplanung • Logistikplanung • Fertigungsplanung • Disposition und • Fertigungssteuerung • Modellbasierte Prognoseapplikationen und Optimierungslösungen 

Unsere Systeme sind weltweit in Anwendung und belegt durch Referenzen wie u.a.: 

• Shell AG • AUDI AG • BAYER AG • SIEMENS AG • DANFOSS AG • DASA AG • MAN Roland AG 

• Flughafen Frankfurt AG • Krupp Hoesch AG • Bergrohr GmbH • AE Goetze GmbH • Schock & Co GmbH • UPS 

DUALIS GmbH ist ihr kompetenter Partner und Know­how­Träger, wenn es um die computergestützte Modellierung,Simulation und Optimierung von Prozessen geht. Wir sind ein innovatives Team, das 1990 unter der Leitung vonProfessor Krug gegründet wurde. Professor Krug ist mit über 20 Jahren Erfahrung auf dem Gebiet derComputersimulation als Fachmann in Industrie, Wirtschaft und Wissenschaft anerkannt. 

Modellsysteme mit leistungsfähigen Software­Werkzeugen der Simulation und Optimierung und grafischen Bedienungkönnen bei der Produktionsplanung und ­steuerung und im Business­Process­Reengineering dynamischeProzessveränderungen punkt­, zeit­ und zielgenau lösen. 

Eine Vorgehensweise, die bei wirtschaftlichen Entscheidungen und Investitionen als unumgängliche Konsequenz stehtbzw. stehen sollte. 

Ausgangspunkt ist der reale Planungsprozess, der in einem Simulator als Modell abgebildet wird. 

 Bild 1: Grafisch interaktive Bedienung 

Die Software­Lösung! ­ ISSOP = Intelligentes System zur Simulation und Optimierung ­ ISSOP   ist   ein   integriertes   System   zur   Modellierung,   Simulation   und   Optimierung   verschiedenster   Prozesse   derFertigung,  Organisation  und  Logistik.  Durch  dynamische  und  statische  Modellierung   ist  die  Abbildung beliebigerProzesse möglich ­ diese können simulativ analysiert und optimiert werden. ISSOP ist ein Werkzeug, das den gesamtenBereich der Modellerstellung und ­validierung und die Parameter für die Durchführung von Simulationsexperimenten,für  eine optimale Prozessplanung und ­realisierung beinhaltet.  Weiterhin können alle Auswertungen der Ergebnissegraphisch   und   tabellarisch   über   EXCEL   durchgeführt   werden.   Durch   die   nutzerfreundliche   Oberfläche   ist   dieHandhabung denkbar einfach und anwenderfreundlich. 

Es existiert eine Schnittstelle DLL in C++ , die ISSOP als Optimierungssolver mit anderen IT­Systemen zukoppelnvermag, wie z.B. PPSIMOPT mit SAP/R3, BAAN, SIMPEL++, AUTOMOD, ARENA, DOSIMIS, QUEST, TEMPO,PROLEIT u.a.. ISSOP   enthält   mehrere   leistungsfähige   mathematische   Algorithmen,   die   aus   der   Genetik,   Evolution,   Stochastik,Schwellentheorie abgeleitet wurden.Mit Hilfe einer quasi parallen Arbeitsweise der Algorithmen gelingt es, sehr schnell die multikriteriellen Optima zu

finden.   Dabei   sind   nur   geringfügige   Optimierungserfahrungen   bei   der   Nutzung   in   der   Praxis   notwendig,   da   dieSteuerung der Algorithmen selbstlernend abläuft; also ohne Vorauswahl einer bestimmten Optimierungsstrategie.

ISSOP ermöglicht darüber hinaus den Einsatz sogenannter Add­Ins (Separate Programmmodule, die sich automatischin ISSOP integrieren lassen und spezifische Optimierungsmodelle für den Anwender beinhalten). 

 Bild 2: Mögliche Modellabbildung im Betrieb

Schwierige Werkstoffe / Komplizierte Geometrien

Senk­ und Drahterodieren komplizierter Geometrien und schwer bearbeitbarer Werkstoffe                        

 

Bei   der   funkererosiven   Bearbeitung   stehen   insbesondere   komplizierte   Bearbeitungsaufgaben   im   Mittelpunkt   desInteresses, bei denen die Anwendung konventioneller Fertigungsverfahren ausscheidet. 

Es ist hierbei die Erzeugung komplizierter und besonders kleiner Formelemente möglich. Diese Möglichkeit stellt einwesentliches Potential für die weitere Entwicklung der Bearbeitungsmöglichkeiten in der Mikroproduktionstechnik dar.

Weiterhin haben die mechanischen Eigenschaften der Werkstoffe keinen Einfluß auf die Bearbeitbarkeit. Es ist somitdie Bearbeitung harter Werkstoffe möglich, solange eine genügende elektrische Leitfähigkeit gegeben ist. 

Die   Forschung   am   Lehrstuhl   konzentriert   sich   auf   die   Bereiche   Bearbeitung   schwer   erodierbarer   Materialien(Hartmetall, elektrisch leitende Keramik), Technologische Optimierung bei der Senkerosion und die Minimierung dergeschädigten Randzone bei der senk­ und drahterosiven Bearbeitung, insbesondere bei der Bearbeitung von Hartmetall.

Auch die Untersuchung der elementaren Wirkvorgänge bei der Entladung zählen im Bereich der Grundlagenforschungzu den Forschungsaufgaben am Lehrstuhl. 

Präzisionsbearbeitung durch Schleifen und Läppen                  Auf dem Gebiet der Schleifwerkzeuge in Verbindung mit den Schleifprozessen stellt sich die Aufgabe,Werkzeuge für bestimmte Anwendungsfälle zu entwickeln und zu optimieren. Besonders aufwendig gestaltet sichdiese Aufgabe, wenn neue Rezepturen, wie z.B. neue Schleifmittel und Bindungssysteme, zum Einsatz kommensollen.   

 Bild 1: Versuchsstand Blohm Profimat 307 zur Schleifwerkzeugbewertung 

Es   wurde   eine   Methode   erarbeitet,   mit   der   aufwandsminimiert   auf   der   Grundlage   schleiftechnologischerUntersuchungen   (Bild   1)   die   technologische  Leistungsfähigkeit   von   Schleifwerkzeugen  anhand   festzulegenderZielkriterien (z. B. Oberflächenrauheit, Energiebedarf, Verschleiß,...) beurteilt werden kann. 

Abschließend   können   die   ermittelten   Daten   als   Schleifwerkzeug­Software   gespeichert   und   als   Basis   für   diegrenzwertorientierte Auslegung von Schleifprozessen genutzt werden. 

Einen   weiteren   Schwerpunkt   der   wissenschaftlichen   Arbeit   am   Lehrstuhl   stellt   die   Bearbeitung   von  schwerzerspanbaren   Werkstoffen  (z.   B.   TiO2,   Si,   Al2O3)   durch   Läppen   und   Feinschleifen   dar.   In   gemeinsamenForschungsprojekten  mit   Industriepart­nern  werden  vor   allem auf  dem Gebiet  der  Si­Bearbeitung   (HL­Wafer  undSolarzellen)   sowohl   Grundlagenforschung   als   auch   Optimierungsaufgaben   durchgeführt.   Die   Zielstellung   dieserUntersuchungen liegt in der Verringerung der Schädigung der Oberflächenrandzone der Werkstücke in Verbindung mitder Erhöhung der Produktivität der Verfahren. 

Handling / Montage / Verpackung

Anlagenoptimierung im Verpackungsmaschinenbau                        Analysis and optimization:

• Efficiency and weakpoint analysis • Machine and plant optimization • Design of plants 

Plant simulation 

• Simulation service • Simulation supported optimization and comparison • Development of simulation tools 

Expert's opinion 

• Project management service and advisory • Expert witness and opinions 

• Studys and market surveys 

 Prof. Dr.­Ing. habil. Hennig 

Nahrungs­   und   Genussmittel   werden   heute   auf   großen,   hochproduktiven   Anlagen   nahezu   ohne   Mitwirkung   desMenschen  hergestellt   und  verpackt.  So  umfassen  z.  B.  moderne  Getränkeabfüllanlagen  mehr   als  100  wesentlicheAnlagenelemente  und  produzieren  mehr  als  2000  gefüllte,  verschlossene  und  etikettierte  Flaschen   je  Minute.  DieProduktivität dieser Anlagen hat großen Einfluss auf die Kosten der Produktion und auf die ständige Lieferfähigkeit derHersteller. 

Da   die   Anlagen   immer   umfangreicher   und   komplizierter   und   die   Produktionschargen   wegen   der   zunehmendenProduktvielfalt immer kleiner werden, besteht tendenziell die Gefahr, dass der Wirkungsgrad der Anlagen sinkt. Darausresultiert   abnehmende   Effizienz   und   eingeschränkte   Produktbereitstellung   beim   Anwender   der   Anlagen.   Durchkomplexe Optimierung  der  Herstellungs­  und  Verpackungsanlagen  kann diesem Trend entgegengewirkt  und  sogarbisher nicht genutztes Produktionspotential erschlossen werden. 

Das   Institut   für   Konstruktionstechnik   und   Anlagengestaltung   (IKA)   Dresden   hat   sich   dieser   Aufgabe   erfolgreichangenommen. Das IKA Dresden wurde 1992 durch Prof. Dr.­Ing. habil. Joachim Hennig gegründet.  Der Firmensitzbefindet sich im Technologiezentrum Dresden. Mit der Erfahrung aus elf Jahren Industrieforschung im Nahrungsmittel­und Verpackungsmaschinenbau und aus 20 Jahren Lehr­ und Forschungstätigkeit an der TU Dresden gelang es schnell,sich mit einem für Anlagenhersteller und ­anwender interessanten Leistungsangebot auf dem Dienstleistungsmarkt zuetablieren. 

Schwerpunkte der Arbeit sind: 

Analyse und Optimierung 

 

• Produktivitäts­ und Schwachstellenanalyse • Anlagenoptimierung • Konzipierung von Anlagen 

Anlagensimulation

 

• Simulationsdienstleistung • simulationsgestützte Optimierung und Variantenvergleiche • Entwicklung von Simulationssoftware 

Expertisen 

 

• beratende Projektbegleitung • Gerichts­ und Privatgutachten • Studien und Marktanalysen 

Das IKA arbeitet für Kunden in Deutschland sowie für Unternehmen in Europa, den USA und Asien. Zu den großenProjektpartnern  gehören  u.  a.  Nestlé  weltweit,  die  Deutsche  Lebensmittelunion,  Dr.  Oetker  Nahrungsmittel,  KraftJacobs Suchard, KHS AG Deutschland und USA, sowie IWK Karlsruhe. 

Neben   der   Projektarbeit   für   die   Industrie   auf   den   genannten   Gebieten   beteiligt   sich   das   IKA   Dresden   aktiv   anWeiterbildungsmaßnahmen   im   Bereich   der   Nahrungsmittel­   und   Verpackungstechnik,   insbesondere   derAnlagengestaltung und ­optimierung, betreibt eine rege Publikationstätigkeit und unterstützt zahlreiche Universitätenund Hochschulen durch Forschungslizensen des Simulationssystems. 

Die Montage ­ das Tor zum Kunden                        Jedes komplexe Produkt enthält in der Montage das Aussehen und die letztendlichen Gebrauchseigenschaften, so wiesie dem Kunden verkauft werden. 

Das bedeutet, dass die Montageprozesse nicht nur hinsichtlich Produktivität sondern auch Qualitätssicherung für die zumontierenden Produkte und Out­fit der Erzeugnisse gestaltet werden müssen. Haben Produkte Mängel, die der Kundeerkennt oder diesen Nachteil bringen führt das zu empfindlichen Ansehensverlusten und zu finanziellen Schäden. DerMontage ist daher bei der Auswahl der Mitarbeiter, bei der Gestaltung der Arbeitsorganisation und beim Einsatz der

Technik besonders große Bedeutung beizumessen. 

Die SITEC GmbH, ein 1991 gegründetes Unternehmen mit 92 Mitarbeitern einschließlich 5 Auszubildenden, besitzt infolge seiner Qualifikationsstruktur der Mitarbeiter (53 Ingenieure bzw. Dipl.­Ingenieure und 8 promovierte Mitarbeiter)die   über   langjährige   Erfahrungen   auf   dem   Gebiet   der   Montagerationalisierung   und   der   Konstruktion   vonSondermaschinen verfügen, eine große Kompetenz bei der Gestaltung effektiver Montageanlagen. Als Produktions­und Dienstleistungsunternehmen werden für die Aufgabenstellungen des Kunden die jeweiligen optimalen Lösungenentwickelt. Das können mittels MTM gestaltete Arbeitsplätze, Hybrid­ Montageanlagen oder Montageautomaten sein.In   jedem Fall  wird die  Qualitätssicherung  in  die  technischen  Anlagen  integriert,  um die  letztliche Qualität  des  zumontierenden Produktes zu gewährleisten. 

 Bild 1: Montageanlage für Schiebegelenk 

Dabei werden zwei Wege beschritten: 

• Qualitätsüberwachung innerhalb der Montageanlagen (integrierte Qualitätssicherung) • Komplettprüfung von Produkten durch Funktionsprüfstände (externe Qualitätssicherung 

In der  im Bild 1 dargestellten Montageanlage werden Schiebgelenke für PKW mit einer Taktzeit von 3 Sekundenautomatisch montiert. Die Qualität des Schiebegelenkes wird dadurch bestimmt, dass 6 Kugeln gefügt sein müssen unddas bestimmte Schiebekräfte in mehreren Achsen einzuhalten sind. In   diesen   Automat   wird   die   Qualitätssicherung   direkt   integriert,   indem   auf   einer   Station   das   fertig   montierteSchiebegelenk  gewogen wird,  um festzustellen ob alle  Kugeln  vorhanden sind  und auf  einer  weiteren  Station dieVerschiebekräfte geprüft und dokumentiert werden. Darüber hinaus zeigen verschiedene Sensoren in der Anlage an, oballe Funktionen ausgeführt wurden. 

 Bild 2: Funktionsprüfstand für Fahrzeughydraulik 

Eine externe Qualitätssicherung zeigt Bild 2. Dieser Prüfstand kann in Hybrid­Montagesystemen eingebunden oderMontagebändern zugeordnet  weden.  Er  dient  der  Funktionsprüfung  hydraulischer  Baugruppen  und ist   in der  LageDrehmomente, Durchfluss und Leckage, Prüf­ und Systemdruck, Prüföltemperatur und Schaltwege zu prüfen. 

Zur vollautomatischen Funktionsprüfung sowie der Messdatenerfassung und ­auswertung wurde ein neuartiges offenesSteuerungskonzept entwickelt. Dieses beinhalten die Steuerung und Überwachung des Prüfablaufes durch eine IPC inVerbindung   mit   einer   SPS.   Das   Prüfprogramm   besteht   aus   den   Elementen   Serienprüfung,   Musterteilprüfung,Handschaltung, Parameter, Messdaten und Service. 

Mit diesem System können die Ergebnisse des Montageprozesses 100%ig geprüft werden. 

Durch diese Entwicklungen soll erreicht werden, dass auf hochproduktiven Montageanlagen hergestellte Produkte mitgarantiert einwandfreier Qualität durch das Tor zum Kunden das Herstellerwerk verlassen. 

Gestaltung hybrider Montagesysteme mit Open Virtual Manufacturing                        Erhöhung   der   Wertschöpfung!   Gruppenarbeit!   Prozessmanagement!   Eingliederung   von   Behinderten!Arbeitswelt­ / Entlohnungsmodelle! Simulation der Produkt­Prozess­System­Einheit! 

Folgerungen aus der Entwicklung Die Effizienz der Arbeitsprozesse in der Montage wird markiert u.a. durch 

• die gewachsene und sich selbstorganisierende Funktion des Menschen im Prozess mit seinen unerschöpflicheninnovativen Ressourcen seiner Technik­Interaktion, 

• Schaffung integrierter und integrierender Prozesse mit hybrider und modularer Prägung, • Klassifizierung und Typisierung des Auftragsspektrums für durchgängige, produktbezogene Prozessketten! 

 Bild 1: Arbeitsbereich eines Montagesystems 

Neugestaltung / Rationalisierung Wandlungsfähigkeit   und   Wertschöpfung   fordern,   die   in   der   Montage   vorhandenen   Ressourcen   an   Zeit,   Bildung,Technik, Strukturierung, Organisation, Motivation auszuschöpfen. Hierfür  werden  in  der  Planungs­  und  Realisierungsphase mehr und  mehr  Werkzeuge  genutzt,  die  ganzheitlich  dieProduktion virtuell widerspiegeln. Solche Programmsysteme wie Open Virtual Manufacturing, AnySim/TiCon, IGRIPsind besonders für die Gestaltung hybrider Montagesystemen geeignet. Erfolgreiche und sich in verschiedenen Unternehmen bewährende Lösungen aus der eigenen Arbeit in Ausbildung undForschung enthalten u.a.: 

• dynamische Strukturen, Produktionssegmentierung und spätest mögliche Produktvariantenbildung • Visualisierung der Prozesscharakteristik • Leitsysteme mit unmittelbarem Zugriff des Menschen sowie dezentraler Materialbereitstellung (bedarfs­ und

verbrauchsorientiert) • eine agierende Organisationsbasis mit flexiblem internen Zeitmanagement. 

Sie führten letztlich zur Reduzierung von Flächen und Zeitvorgaben, der Anzahl von Arbeitsplätzen sowie Optimierungdes internen Materialflusses! (Bild 1) 

Die Visualisierung der Verhaltensfunktionen und ­formen von Arbeitssystemen und Sondermaschinen der Montageerfordert   den   virtuellen   Prototypen.   Die   3D­Simulation   ist   ein   unverzichtbares   Werkzeug   für   die   Ergonomie­,Mehrkörper­,  Roboter­, FEM­ und Materialflusssimulation geworden.  Auf der Basis eines durchgängigen Produkt­,Prozess­ und Systemdatenmanagements werden effiziente Voraussetzungen für die Entwicklung, Erprobung und denRealbetrieb einer Montageanlage geschaffen. (Bild 2) 

 Bild 2: Simulation des Auftragens von Klebstoffen auf Bauteilflächen

Hexapod für Handlingprozesse                        Partner für kundenspezifische Fertigungs­ und Rationalisierungslösungen, Sondermaschinenbau 

Entwicklungsschwerpunkte: 

• niedrige Kosten • großer Bewegungsbereich • günstige Einsatzanpassung 

Einsatzschwerpunkte: 

• Schleifen von Gussrohlingen • Laserbearbeitung • Handlingprozesse 

Ein   Hexapod   eröffnet   eine   neue   Möglichkeit,   um   exakte   Bewegungsabläufe,   wie   man   sie   aus   demWerzeugmaschinenbau und der Industrierobotertechnik kennt, zu erzielen. Die sogenannten Parallelkinematiken bieteneinen relativ einfachen mechanischen Aufbau und die moderne Steuerungstechnik ermöglicht damit, kompliziertesteBahnen von Werkzeugen und Werkstücken in einem Arbeitsraum. Im Bild ist der Typ eines Hexapods dargestellt, der in Zusammenarbeit mit dem Institut für Werkzeugmaschinen derTU Dresden und gefördert vom Sächsischen Wirtschaftsministerium entstanden ist. 

Eine Zielstellung war es dabei, eine an unterschiedliche technologische Aufgaben angepaßte Bewegungseinrichtung zuschaffen,   die   durch   den   konsequenten   Einsatz   von   Standardbauteilen   im   Low­Cost­Bereich   bleibt.   Es   wird   auftechnologische Aufgaben außerhalb von Hochgenauigkeitsforderungen orientiert, die aber außer Verschiebungen auchWinkelbeweglichkeit erfordern und bisher von 5­Achsmaschinen mit klassischen seriellen Aufbau oder Gelenkroboternausgeführt werden. Die   Besonderheiten   des   Hexapoden   ermöglichen   es,   innerhalb   bestimmter   Grenzen   durch   relativ   einfacheVeränderungen in der Auslegung und der Anordnung der Stabachsen eine Anpassung an den gewünschten Arbeitsraumund die erwarteten Belastungen vorzunehmen. Zu erzielende hohe Steifigkeiten und hohe Verfahrgeschwindigkeitenbei ausreichender Positionier­ und Bahngenauigkeit  lassen breiten Raum für Einsatzmöglichkeiten der dargestelltenHexapod­Struktur. 

 Parameter:

­ Gelenkreis Boden D = 3000 mm­ Gelenkkreis Plattform d = 1200 mm­ Auskragung a = 600 mm­ Stabachslänge min.  Lmin.= 1530 mm

­ Stabachslänge max. Lmax. = 2510 mm 

­ Stabachslänge z=0  LN = 2000 mm

­ max. Geschwindigkeit Vmax. = >30 m/min 

­ Arbeitsgenauigkeit 0,1 mm Der   entwickelte  Hexapod  besteht   aus   zwei  dreieckigen   Plattformen,  die  durch  sechs  gleiche,   längenveränderlicheStabachsen über Kardangelenke verbunden sind. Die   Stabachsen   sind   elektromotorisch   angetriebene   Kugelgewindetriebe,   die   ohne   zusätzliche   Führungselementearbeiten. An die obere Plattform können Werkzeuge oder Werkstücke angebracht werden. 

Auch Montage sowie Justier­ und Wartungszeiten sind relativ einfach und kostengünstig. Im Gegensatz dazu sind dieAnforderungen an die Antriebstechnik und Hard­ und Software der Steuerung hoch. 

Basierend   auf   einer   Programmierung   nach   kartesischen   Koordinaten,   muß   die   Steuerung   die   sechs   Stabachsen­Koordinaten berechnen und über die Antriebe umsetzen. 

Einsatzmöglichkeiten   dieser   Hexapod­Konfifiguration   bieten   sich   in   Handlingprozessen   bei   Beschickungs­   undEntsorgungsaufgaben.   Montagen,   Laserbearbeitung,   Schleifbearbeitung,   Entgraten   von   Gußrohlingen,Formbearbeitung   von   Holz­  und   Kunststoffteilen   ­   kurz   dort,  wo   komplizierte   Bewegungsbahnen   gefordert   sind.Genauigkeiten im Bereich von 0,1 mm sind problemlos zu erreichen. 

CIMTT an der TU Dresden

Neue Medien als Instrumentarium für den Technologietransfer                        Ausgehend   von   der   wachsenden   Bedeutung   des   Technologietransfers   unterhält   das   CIMTT   Zentrum   fürProduktionstechnik   und   Organisation   als   Transfereinrichtung   am   Institut   für   Produktionstechnik   eine   Reihe   vonAktivitäten zum Transfer des technologischen Wissens in den freien Markt. Es werden nutzerbezogene, aufbereiteteTransfer­Angebote   erwartet,   schnell   und   effektiv   verfügbar.  Das   CIMTT   orientiert   dabei   auf   neue   Präsentations­Werkzeuge und ­Medien. Die Schwerpunkte liegen hier bei der Entwicklung von multimedialen Lernumgebungen undim datenbankgestützten Transfer. 

Multimediale Lernumgebungen Mit multimedialen Präsentationen und Lernumgebungen für das Studium und für den Wissenstransfer in KMU werdenzwei Ziele verfolgt: 

• Sie dienen dem interaktiven Präsentieren, Lernen, Trainieren von Sachverhalten im Rahmen von Lehr­ undWeiterbildungsveranstaltungen, wobei herkömmliche Lehrveranstaltungen und Lehrmaterialien nicht ersetzt,sondern sinnvoll ergänzt werden. 

• Sie unterstützen die Werbung für Einrichtungen, technologische Verfahren / Methoden, innovative Prozesseund Produkte. Der universitäre Forschungsprozess liefert neue, interessante Lösungen, die neben der Lehrezugleich auch in Technologieberatungen für Unternehmen genutzt werden können. 

Wahlweise dienen zur Information das Internet und zur detaillierten Wissensvermittlung und zum Training die CD­ROM. Erfolgreich  genutzte   Beispiele   sind   "Produktionsplanung   und   ­steuerung   (PPS)   im Einsatz",   "CAD/CAM","Automatisierte Modellfertigung", "Fabrikplanung ­ Projektierungsmethodik", "Rapid Prototyping".

Datenbankgestützter Transfer ­ Online­Technologieberatung Rapid Prototyping Die   Nutzung   von   innovativen   Fertigungstechnologien   wie   Rapid   Prototyping   führt   zu   einer   Vermehrung   derFertigungsalternativen.  Es   entstehen  komplexe  Entscheidungssituationen  bei  der  Auswahl  der   jeweils  geeignetstenProzesskette unter Berücksichtigung der Kriterien Qualität, Zeit, Kosten und Ökologie. Häufig anzutreffende Praxis istdie Entscheidungsfindung auf Basis von Erfahrungen und Intuition von Fachleuten. Bei sehr komplexen Sachverhaltenund großer Informationsfülle besteht bei dieser subjektiven Vorgehensweise jedoch die Gefahr darin, dass nicht immerdie beste Fertigungsalternative für den jeweiligen Anwendungsfall erkannt und ausgewählt wird. Zudem ist oftmals einunbefriedigender   Kenntnisstand   der   potentiellen   Anwender   über   Möglichkeiten   und   Grenzen   der   Verfahren   zuverzeichnen. Ständige Neuentwicklungen und ein unterschiedlicher Industriereifegrad der angebotenen Anlagen undTechnologien erschweren die Auswahlentscheidung. Um diese Defizite zu überwinden, wurden Methoden zur Auswahlund vergleichenden Bewertung von Prozessketten in eine Online­Technologieberatung (Bild) integriert. 

Soeben erschienen: CD­ROM "Transfer Direct" über die Forschung an der TU Dresden                  Sie möchten sich über die Forschung an der Technischen Universität Dresden informieren? Kein Problem, die neueForschungs­CD­ROM   "Transfer   direct"   weiß   Rat.   Soeben   erschienen,   bietet   die   silberne   Scheibe   noch   mehrInformation zum Forschungsspektrum an der TU Dresden als ihre Vorgängerin.  Multimedial aufbereitet und gut recherchierbar stellt die neue "Transfer direct" die aktuellen Forschungsprojekte vor,gibt einen Überblick Patente, wissenschaftliche Veröffentlichungen, Diplom­ und Promotionsarbeiten. Für potenzielleForschungspartner  ebenso   interessant   ­  die  Angebote  der  Professuren   in  Sachen  Weiterbildung  und Beratung.  PerMausklick abrufbar ist die technische Ausstattung der Institute und Professuren. Ganz Eilige finden den gewünschtenAnsprechpartner garantiert per Stichwortsuche, ein erster Kontakt ist per Mail blitzschnell hergestellt. Erstmals offerieren Unternehmen aus dem In­ und Ausland Jobs und Praktika, ein besonderer Service für Studierendeund Absolventen.   Sie   sind   interessiert?   Dann   ordern   Sie   bitte   Ihr   persönliches   Exemplar   von   "Transfer   direct"   unter   folgenderMailadresse:

Eva.Wricke@mailbox.tu­dresden.de 

Ihre Anfragen auf dem Postweg richten Sie bitte an folgende Adresse: 

TU DresdenTUD Forschungsförderung/TransferEva WrickeD­01062 Dresden

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Herausgeber: TU Dresden Forschungsförderung/Transfer TechnologieZentrumDresden GmbH BTI      ­     Beratungsgesellschaft für Technologietransfer und Innovationsförderung mbH    

Redaktion: Dipl.­Journ. Eva Wricke (TU Dresden) e­mail: eva.wricke@mailbox.tu­dresden.de 

Dr. Dietmar Herglotz (TechnologieZentrumDresden) e­mail: herglotz@tzd.tz­dd.de 

Dipl.­Ing. Ute Kedzierski (BTI mbH) e­mail: kedzierski@bti­dresden.de 

Anschrift: Dresdner Transferbrief c/o TechnologieZentrumDresden mbH Dr. Dietmar Herglotz Gostritzer Straße 61­63 D­01217 Dresden 

Tel.: 0351 ­ 871 86 63 Fax: 0351 ­ 871 87 34 e­mail: herglotz@tzd.tz­dd.de 

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