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Energiemanagement im Karosseriebau

A U S G A B E 1 | D E Z E M B E R 2 0 1 2InnoCaT4NEWS

Innovationsallianz »Green Carbody Technologies«

2 | AusgAbe 1 · dezember 2012

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Reinhardt Mielke ist Leiter Planung Anlagenelektrik bei der Volkswagen AG in Wolfsburg

Dr.-Ing. Albrecht Stalmann ist verant-wortlich für Hochschulkontakte bei der Volkswagen AG in Wolfsburg

Prof. Dr. Ing. Matthias Putz ist Hauptab-teilungsleiter Produktionsmanagement im Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschi-nen, Umformtechnik IWU und Gesamt-koordinator InnoCaT in Chemnitz

n„Mit Energie und Ressourcen verantwortungsvoll umgehen“

Im mittelpunkt des Verbundprojekts In-noCaT4 steht der energie- und ressour-ceneffiziente Karosseriebau im gesamten Lebenszyklus. „die Initiative gewinnt in Anbetracht der energiediskussion erheblich an bedeutung“, betont dr. Albrecht stal-mann von Volkswagen. „Neue Verfahren sollen ermöglichen, mit energie und res-sourcen verantwortungsvoll umzugehen.“ Im Fokus stehen neue energiesparende und auch ressourcen schonende Fertigungs-methoden. die Vision dahinter: bis zu 50 % energie sparen. der Volkswagen-manager sieht es als Verpflichtung gegenüber der gesellschaft, alles zur energiereduzierung beizutragen: „die Frage richtet sich auch an die Industrie: Wie geht ihr mit energie um? Wie wird energie eingespart?“

„bei InnoCaT handelt es sich nicht um ein Forschungsprojekt, sondern um eine Initiative für energie- und ressourcenef-

bilisten zulieferer und Ausrüster an einen Tisch, um gemeinsame Innovationen und Lösungen zu einer relevanten reduzierung des energie- und ressourcenverbrauchs in der Fertigung von Automobilkarosserien zu erarbeiten. Volkswagen obliegt im Kreise der beteiligten Automobilunternehmen eine koordinierende Führungsrolle. die gemein-schaftsforschung der Allianz wird durch das bundesministerium für bildung und For-schung gefördert.

„die Innovationsallianz besteht aus fünf fachlichen Verbundprojekten, an denen 60 unternehmen und drei Forschungsinstitute beteiligt sind“, erläutert Prof. matthias Putz vom Fraunhofer IWu, gesamtkoordinator der Allianz. die Verbundprojekte reichen von Pla-nung der Niedrigenergie-Produktion und der Performance im Presswerk und dem ressour-ceneffizienten Werkzeugbau bis zum ener-gie- und ressourceneffizienten Karosseriebau im gesamten Lebenszyklus und energieeffi-zienter Lackierung. die vorwettbewerbliche zusammenarbeit wird flankiert durch fir-menspezifische Initiativen und effizienz-Pro-gramme der teilnehmenden unternehmen.

Gemeinsam Innovationen und Lösun-gen für eine relevante Reduzierung des Energie- und Ressourcenverbrauchs im Karosseriebau erarbeiten – ist das Ziel des Verbundprojekts InnoCaT4. Im Gespräch mit den Projektverant-wortlichen von Volkswagen und Fraun-hofer IWU hat die Redaktion erfahren, ob dies gelingen wird.

der internationale Wettbewerb ist ein In-novationswettbewerb. Innovation heißt: erfindung plus Praxisnähe. eine aus viel Forschungsarbeit resultierende erfindung wird erst dann zur Innovation, wenn sie der markt auch annimmt. Innovation heißt, mit besseren Produkten und Lösungen im markt bestehende Produkte und Lösungen zu ersetzen.

„besser“ bezieht sich zum einen auf tech-nologisch ausgereifter. „besser“ heißt zum anderen auch, dass ein überzeugender Kundennutzen vorhanden sein muss. In der Innovationsallianz „green Carbody Tech-nologies“ wird beides eng miteinander verbunden. Hier versammelten die Automo-

nEnergie- und ressourcen-effizienter Karosseriebau

Interview

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InnoCaT4NEWS

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-i n t E R v i E w

Marko Pfeifer ist Abteilungsleiter Monta-getechnik im Fraunhofer-Institut für Werk-zeugmaschinen, Umformtechnik IWU und Koordinator InnoCaT4 in Chemnitz

fizienz“, konkretisiert Prof. m. Putz. „die Allianz gibt die möglichkeit, über den Tel-lerrand zu schauen. unterschiedliche unternehmen arbeiten für ein ziel zusam-men.“ die Themen der Verbundforschung sind dabei Teil der Innovationsallianz. „energieeffizienz ist ein wichtiger beitrag der Industrie zur energiewende“, stelllt reinhardt mielke von Volkswagen her-aus. dabei startete die Initiative sogar vor den beschlüssen der bundesregierung zur energiewende.

Laut dr. A. stalmann macht es keinen sinn, zum energiesparen Vorgaben am grünen Tisch zu definieren: „Wir sind vor fünf Jah-ren gestartet“, schließt Prof. m. Putz vom Fraunhofer IWu an. „die Frage, die beant-wortet werden soll, war: Wie viel energie lässt sich im klassischen Karosseriebau sparen?“ großen Anteil am zustandekom-men der Allianz hat der Verband deutscher maschinen- und Anlagenbau (VdmA).

nHohes Innovationspotenzial der Zulieferer

„das Innovationspotenzial unserer zulie-ferer ist sehr hoch“, so r. mielke. „es geht darum Ideen zu nutzen, ohne dass Vorga-ben das Ideenpotenzial zu sehr einschrän-

ken.“ Normalerweise schreibt ein Lasten-heft vor, wie zulieferer ihre Leistungen zu erbringen haben. mit dem Projekt kann das Innovationspotenzial der zulieferer viel besser ausgeschöpft werden.

„mit InnoCaT gibt es eine Initiative, die innerhalb von drei Jahren bewertbare und belastbare ergebnisse stellt, die sich konkret in die Praxis überführen lassen“, findet dr. A. stalmann. die messlatte des Projekts bildet dabei eine referenzfab-rik, eine fiktive Fabrik, in der ein fiktives Auto produziert wird. „damit hat alles einen engen realitätsbezug“, setzt der Volkswagen-mann fort. „das Projekt schließen wir in diesen Tagen ab. der Abschlussbericht wird bis mitte nächsten Jahres fertiggestellt.“ mit den beteiligten unternehmen wurden 30 konkrete Pro-jekte realisiert. Jedes dieser Projekte führt zu detailergebnissen.

„die Teilergebnisse können zu erheblichen einsparungen führen“, ergänzt r. mielke. „bei den zum Teil sehr arbeitsintensiven Projekten gab es durchaus auch Überra-schungen.“ „Wir erhalten sehr gut belast-bare ergebnisse“, bestätigt marko Pfeifer vom Fraunhofer IWu. „Im Karosseriebau gibt es für sich genommen keine sehr großen energieverbraucher, wie z.b. in der Lackie-rung. der deutliche einsparungseffekt resul-tiert aus der summe der Teilergebnisse.“

„eine erste erkenntnis ist, dass wir die Netze für strom, Wasser und Luftdruck bisher in unseren Anlagen teilweise hoff-nungslos überdimensioniert haben“, so dr. A. stalmann. „bisher wurde bei der Auslegung dieser Netze viel zu wenig Wert auf energieeinsparung gelegt.“ r. mielke ergänzt: „bis vor wenigen Jahren war die energieeinsparung überhaupt nicht im Fokus. es ging um Taktzeiten und Verfüg-barkeiten, aber nicht um stromverbrauch.“

die beiden Vokswagen-manager sind über-zeugt, dass mit moderner steuerungstech-nik die Netze deutlich knapper ausgelegt werden können und viel material eingespart wird. mit den ergebnissen von InnoCaT ste-he eine „belastbare zahlengrundlage“ zur Verfügung.

nBesondere Qualität der Zusammenarbeit

„ein großer Vorteil der Innovationsallianz besteht darin, dass Firmen zusammenge-bracht werden, die sonst auch in Konkur-renz stehen“, setzt r. mielke fort. „diese ziehen nun an einem strang – zusammen mit einem wissenschaftlichen Institut.“ dies ist eine besondere Qualität der zusammenarbeit. „die zusammenarbeit wird besonders auch von den beteiligten kleinen und mittleren unternehmen po-sitiv gelebt“, unterstreicht Prof. m. Putz. „In der Allianz gab es das erste mal die gelegenheit, im ganzheitlichen rahmen zusammen mit Volkswagen und anderen Automobilbauern für die zukunft ent-wicklungen voranzutreiben.“ Auch m. Pfeifer lobt „die besondere Form der zu-sammenarbeit zwischen großen und klei-nen unternehmen.“

Als beispiel führt r. mielke die zusam-menarbeit für energieeffizienz im schalt-schrank an. die unternehmen rittal, Lütze und Phoenix Contact haben Wege gefun-den, z. b. mit einem speziellen Innenauf-bau des schaltschranks die Luftzirkulation zu verbessern und damit die erforderliche Kühlleistung zu senken. der Wärmestress für bauteile wird reduziert. Inzwischen präsentieren die beteiligten unternehmen rittal, Lütze und Phoenix Contact ihre gemeinsam erarbeiteten ergebnisse auf Fachmessen. „diese erfreulichen ergeb-


nisse waren nur im Verbund möglich“, so r. mielke. ein weiterer Vorteil der Projekte ist laut m. Pfeifer „das denken in Pro-zessketten“. dies sei besonders für eine spezifik wie die energieeffizienz wichtig. „ein wichtiger Aspekt ist auch die ener-gieeinsparung im ruhezustand der Pro-duktionsanlagen“, sagt dr. A. stalmann. dies war eine weitere Überraschung des Projekts: die Analyse ergab, dass der ru-hestromverbrauch zweistellige Prozent-zahlen erreichen kann. „ziel ist es, diesen deutlich zu senken. In den Fahrzeugen gibt es eine start-stopp-Automatik, warum nicht auch in den Anlagen zur Fahrzeug-herstellung?“ dabei muss beachtet wer-den, dass nicht alles abgeschaltet werden kann, aber vieles lässt sich reduzieren. dies muss aber laut dr. A. stalmann „bereits in den Köpfen der Anlagenplaner verankert werden“. gut in dieses Konzept passt laut r. mielke ProFINeT und ProFIenergy. „Wir werden alles an Vernetzungen und Protokol-len nutzen, um die energieflüsse zu analy-sieren und zu visualisieren“, schließt er an.

„die ergebnisse der Innovationsallianz wer-den sukzessive in die reale Produktion ein-fließen“, weiß dr. A. stalmann. dementspre-chend gibt es kein gesamtergebnis, sondern viele einzelergebnisse. „die Partnerunterneh-men entwickeln im zuge der Innovations-allianz neue Tools und Prozesse“, ergänzt r. mielke. „Passen diese in die Think-blue-Factory-Aktivitäten von Volkswagen, greifen wir zu.“ dabei können bestimmte Themen nur bei einem modellwechsel, andere aber auch bei laufender Produktion genutzt werden.

„die ergebnisse der einzelnen 30 Projekte werden detailliert dokumentiert“, erläutert Prof. m. Putz. „die eingesparte energie, zeit und der reduzierte materialverbrauch wer-den an konkreten demonstratoren nachge-wiesen und danach an der referenzfabrik auf ein Automobilwerk hochskaliert“. „es geht nicht nur um energieeffizienz“, setzt

r. mielke fort. „genauso wichtig ist die ressourceneffizienz. Wir wollen material sparen, die Produktivität und die Prozess-zeiten erhöhen und den Ausschuss verrin-gern.“ Im Vordergrund steht der gesamt-heitliche Ansatz.

Auch bei Fraunhofer IWu ist das Thema längst nicht am ende: In der Forschungsfa-brik des IWu werden die Themen dezentrale energieerzeugung und energiemanagement zusammengeführt. „ziel ist die unabhän-gigkeit vom energienetz“, so Prof. m. Putz. eingesetzt wird dafür ein blockheizkraftwerk mit solaranlage. Noch wichtiger sei aber das energiemanagement: „Wir müssen die be-darfsseite richtig managen und die gewerke effizient miteinander vernetzen.“

Alle beteiligten sind sich sicher, dass die zusammenarbeit auch nach Abschluss des gesamtprojekts weitergeführt wird. „die Personennetzwerke werden weiter funkti-onieren“, ist sich m. Pfeifer sicher.

Ronald Heinze

nIm Vordergrund: gesamtheitlicher Ansatz

inhaltsverzeichnis

impressum

Interview | Energiemanagement im Karosseriebau

❚Unternehmensprofile 14

❚Projektkonsortiwum / Projektförderung 22

Herausgeber + Redaktion: Koordinator Verbundvorhaben InnoCaT4 – Energie- und ressourceneffizienter Karosseriebau im Lebenszyklus

marko PfeiferTelefon +49 371 5397-1411Fax +49 371 [email protected]

Konzeption & Gestaltung: sTrobL gmbH, Ilsfeld-Auenstein, Telefon +49 7062 67602-0 e-mail: [email protected]

Bildnachweis: bildquelle: Fraunhofer IWu, Friedrich Lütze gmbH, rittal gmbH & Co. Kg und KuKA systems gmbHAus den Veröffentlichungen kann nicht geschlossen werden, dass die beschriebenen Lösungen oder verwendeten bezeichnungen frei von gewerblichen schutzrechten sind.

❚ Interview 2– 4

❚Titelstory: Energiemanagement im Karosseriebau 5 – 6

❚Teilprojekte

❙ Teilprojekt bewertungsmethoden für thermische Fügeprozesse 7

❙ Teilprojekt Justage per Knopfdruck 8

❙ Teilprojekt energieeffiziente schaltschrankklimatisierung 9

❙ Teilprojekt ressourceneffiziente Produktionsanlagen 10

❙ Teilprojekt bionische gussstrukturen für betriebsmittel 11

❙ Teilprojekt Kalte Fügetechnologien 12

❙ Teilprojekt Lasernahtqualität 13

InnoCaT4NEWS

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sollen der energieeinsatz und die Pro-duktionskosten ohne einschränkung der Produktivität durch eine bedarfsgerechte Nutzung der Anlagenteile gesenkt werden, sind die Funktionsweise und Parameter der in der Anwendung verbauten Kompo-nenten steuerungstechnisch anzupassen. Wie das funktioniert, zeigt ein ergebnis des Forschungsvorhabens am beispiel ei-ner Karosseriebaulinie.

Im rahmen des Forschungsverbunds green Carbody Technologies ist ein ener-giemanagement-Konzept mit dem ziel entwickelt worden, eine Produktionsanla-ge in fertigungsfreien zeiträumen in den energetischen optimalzustand zu schal-ten. die Herausforderung besteht darin, die Applikation dann automatisch so zeit-gerecht wieder hochzufahren, dass sie zum geplanten Fertigungsbeginn produktions-bereit ist. den Kern des energiemanage-ment-Konzepts bildet dabei eine Instanz,

welche die Aus- und einschaltstrategien aufgrund des vorgegebenen zeitraums auswählt. zu diesem zweck müssen daten über die fertigungsfreien sowie produkti-ven zeiten aus dem Leitsystem vorliegen (bild 1). die energiemanagement-Instanz ist parallel zur prozessführenden Instanz über eine standardisierte schnittstelle mit dem überlagerten Leitsystem verbunden, bei dem es sich um ein manufacturing execution system (mes) oder enterprise ressource Planning system (erP) handeln kann. sie bekommt vom Leitsystem aus den hinterlegten Produktionsdaten die In-formation über den beginn und die dauer der geplanten fertigungsfreien zeit. zu den daten, die zur Auswahl der Aus- und ein-schaltstrategie benötigt werden, zählen:

n die schaltbaren betriebszustände und deren energieniveaus

n die zugehörigen Transitionsbedingun-gen und die Transitionszeiten sowie

nEnergiemanagement im Karosseriebau

SenkungdesjährlichenEnergiebedarfsumbiszu15Prozent

Dipl.-Ing.

Frank Knafla

Master Specialist Energy Efficiency im

Geschäftsbereich Control Systems

Dipl.-Ing. (FH)

Thomas Monhaupt

Application Engineer IT Solutions im

Geschäftsbereich Industry Solutions,

Phoenix Contact Electronics GmbH,

Bad Pyrmont

Der Energie- und Ressourceneinsatz wird

in einer Produktionsanlage der Volks-

wagen AG detailliert erfasst

Energiemanagement im Karosseriebau | Teilprojekt

den vorgeschlagenen betriebszustand aus prozesstechnischen gründen nicht möglich sein, wird die Anfrage abgewiesen. die pro-zessführende Instanz meldet den gültigen betriebszustand der Anlage dann über die Nebeninstanz sowohl an die Hauptinstanz als auch das Leitsystem zurück. die sich aus dem gemessenen energiebedarf der referenzanlage sowie der jeweiligen Infra-struktur ergebenden Verbesserungspotenti-ale zeigen, dass die Anwendung des be-triebszustands Aus in der fertigungsfreien zeit zu einer senkung des jährlichen ener-giebedarfs von bis zu 15 Prozent führt (bild 3). Weitere details finden sich im ergebnisbericht des Teilprojekts 4.2.2 auf der seite 10.

das vom Forschungsverbund entwickelte Konzept ist ohne einschränkungen auf alle Anlagentypen in der Industrieautomation portierbar, sofern unterschiedliche be-triebszustände definiert und die zugehö-rigen Parameter bekannt sind. Im besten Fall wird die Lösung auch auf die energie-optimierte schaltung der relevanten Infra-strukturen der medienversorgung und der Produktionshalle ausgeweitet. n

n die gegenseitigen Abhängigkeiten der Anlagenteile und -komponenten.

nErmittlung der optimalen Abschaltstrategie

Aus der Analyse der in der Karosseriebauli-nie über einen längeren zeitraum erfassten messdaten lassen sich die folgenden be-triebszustände aus sicht der prozessfüh-renden Instanz der Anlage ableiten (bild 2):

n betriebszustand Produktion Alle Anlagenkomponenten sind im

Nennbetrieb, die Anlage fertigt.n betriebszustand Produktionsbereit

die Anlagenkomponenten warten auf den nächsten zyklusstart und können verzögerungsfrei in den zustand Pro-duktion überführt werden. ein solcher Wechsel wird durch die prozessführen-de Instanz gesteuert und ist daher für die Hauptinstanz mit dem betriebszu-stand Produktion identisch.

n betriebszustand Betriebsbereit die Anlagenkomponenten nehmen

den betriebsbereit-zustand während kurzer Arbeitspausen ein, um ihr ener-gieniveau abzusenken.

n betriebszustand Aus bei langen Fertigungsunterbrechun-

gen sind die Anlagenkomponenten durch Leistungsschalter oder Ventile vom Versorgungsnetz getrennt. Vor-

aussetzung für den Wechsel in diesen zustand ist, dass die Anlage geplant und automatisch wieder in den zu-stand Produktionsbereit versetzt wer-den kann.

die Überführung in die energieoptimierten Prozesszustände betriebsbereit und Aus wird der prozessführenden Instanz durch die energiemanagement-Instanz vorge-schlagen, wobei die prozessführende Ins-tanz den Wechsel steuert.

nÜbertragung auf andere indus-trielle Anwendungen möglich

zur Abbildung der hierarchischen struk-tur einer Produktionsanlage sowie zur reduzierung der Komplexität haben sich die Projektpartner für den kaskadierten Ansatz ausgesprochen. bei der entschei-dung über den optimalen betriebszustand in der fertigungsfreien zeit berücksichtigt die Hauptinstanz die Informationen aus dem Leitsystem sowie die Parameter der betriebszustände der unterlagerten Anla-genkomponenten. das ergebnis gibt die Hauptinstanz als schaltanforderung an die untergeordnete Nebeninstanz weiter, damit diese die ausgewählten betriebszustände aktivieren kann. die Nebeninstanz fungiert als schnittstelle zur prozessführenden Ins-tanz, bei der sie den zustandswechsel an-fragt. sollte die entsprechende Transition in


Bild 3: Erreichbares maximales Einspar-

potential

Bild 2: Allgemeines vereinfachtes Zu-

standsmodell zur Beschreibung von An-

lagen und Komponenten

Bild 1: Architekturmodell des Energiemanagement-Systems

InnoCaT4NEWS

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Fügeprozesse benötigen wesentliche ener-gie- und ressourcenanteile in der Ferti-gung. dennoch gibt es kein gesamtheitliches bewertungssystem, welches diese größen erfasst. die Auswahl eines optimalen Füge-verfahrens erfolgt bisher u. a. durch den Vergleich der entstehenden Verbindungs-eigenschaften, Prozesskosten und -zeiten. die energie- und ressourceneffizienz wird in den Verfahren für den return of Invest (roI) derzeit nicht berücksichtigt. energie-verbrauchskriterien werden bisher weder bei Konzeptionierung der Anlagen noch im ei-gentlichen Fügeprozess analytisch bewertet. die Kopplung aller Kennwerte und auch die Integration von Kennwerten bezüglich der energie- und ressourceneffizienz von Füge-verfahren sind aber entsprechend den erfor-dernissen unserer heutigen zeit notwendig.um künftig ganzheitliche betrachtungen unter einbeziehung auch energetischer Aspekte vorzunehmen, ist unter anderem auch die Kenntnis des Leistungswirkungs-grades erforderlich.

nBewertungssystem zum objek-tiven Vergleich

dazu wurde eine methode entwickelt, die es ermöglicht, verschiedene Fügetechno-logien auch direkt bezüglich des Prozess-wirkungsgrads (energie), der erforderli-chen Prozesszeit und den entstehenden Verbindungseigenschaften zu vergleichen.Für die untersuchungen wurde eine Aus-

wahl von Fügeverfahren und -aufgaben mit relevanz für den Karosseriebau getroffen. es wurden mit einer Vielzahl von praktischen untersuchungen praxisrelevante Kennwerte für verschiedene thermische Fügeverfah-ren und deren typischen Anwendungen ermittelt, die eine bewertung hinsichtlich des energie- und ressourcenbedarfes zu-lassen. die realen Prozesskennwerte des energiebedarfs wurden im Vergleich zu den jeweiligen theoretischen mindestwerten be-wertet. Aus diesen Kennwerten wurde ein modellansatz abgeleitet, der diese bedarfe ganzheitlich erfasst. das ergebnis ist eine technologieunabhängige bewertungsme-thode von thermischen Fügeverfahren mit Integration von Kennwerten der energie- und ressourceneffizienz. damit entsteht eine universelle, robuste Kenngröße, die mit geringem Versuchsaufwand und einfacher mathematischer zusammenhänge ermit-telt werden kann. dieses modell und das bewertungssystem wurden mit praktischen untersuchungsergebnissen verifiziert. mit dem bewertungssystem wurden dann ver-schiedene Fügetechnologien bewertet und deren energiebilanzen verglichen.

Auf grundlage der experimentell und rech-nerisch ermittelten Kennwerte konnte ein dreidimensionaler bemessungsraum ent-wickelt werden, der im Wesentlichen auf einem normierten basissystem beruht und je nach Anwender verschiedene bezugs-quellen und Vergleichswerte beinhaltet. dadurch bietet sich die möglichkeit, einen Verfahrensvergleich im dreidimensionalen

raum ausgewählter Kenngrößen durch-zuführen. dem Anwender wird hiermit ein Werkzeug in die Hand gegeben, mit dem er bereits in der Planungs- und Konstruk-tionsphase Fügetechnologien hinsichtlich des energie- und ressourcenbedarfes be-werten kann. die Auswahl des optimalen Fügeverfahrens beruht dabei sowohl auf konventionellen Kriterien wie entstehende Verbindungseigenschaften, Prozesskosten und -zeiten, als auch zusätzlich auf dem Leistungswirkungsgrad aus energetischer sicht. mithilfe des bewertungssystems kann bei vergleichbaren Produkteigen-schaften und Prozesszeiten durch die opti-male Auswahl der Fügeprozesse beispiels-weise der notwendige energiebedarf um bis zu 30 % gesenkt werden. die Auswahl- und bewertungsmethode ist ingenieurtechnisch einfach handhabbar und bietet die mög-lichkeit, mit geringem experimentellem Aufwand die datenbasis des bewertungs-systems auf weitere Fügetechnologien und Fügeaufgaben zu erweitern.

nSoftwarewerkzeug für Planung und Entwicklung

mit dem system wird dem Anwender ein Leitfaden zur experimentellen bestimmung von praxisrelevanten Kenngrößen von Füge-verfahren zur erweiterung der datenbasis des bewertungssystems auf weitere Fügetechno-logien und Anwendungen an die Hand gege-ben. Auch die einbeziehung von Kennwerten der notwendigen Anlagentechnik unter dem Aspekt der energie- und ressourceneffizienz wird ermöglicht. dadurch unterstützt dieses Werkzeug die Auswahl des optimalen Füge-verfahrens hinsichtlich der energie- und res-sourceneffizienz bereits in der Planungsphase.dieser Leitfaden soll mittelfristig als software-werkzeug für die Planung und entwicklung verfügbar sein.

nBewertungsmethoden für thermische Fügeprozesse WerkzeugunterstütztVerfahrensauswahl

bildquelle: Fraunhofer IWu

Teilprojekte


Karosseriebauvorrichtungen sind vorwie-gend starre Konstruktionen, welche auf-grund von bauteilabweichungen immer wie-der im zehntelmillimeterbereich eingestellt und nachjustiert werden müssen. Aktuell werden die Vorrichtungen manuell mithilfe von Abstimmblechen (shims) justiert. bei diesem sogenannten shimen werden an den shimstellen schrauben gelöst, unterschied-lich starke shimplättchen zwischen den be-stimm- bzw. spannelementen und den Kon-solen per Hand eingelegt oder entfernt und abschließend wieder fixiert. dieser Vorgang ist sehr zeitaufwendig. zudem muss die Produktion dabei unterbrochen und in den Anlagenschutzkreis eingedrungen werden.

nFlexible Spanner mit neuartigem Antrieb

ziel des Projektes war es, den manuellen Justagevorgang von Karosseriebauvorrich-tungen zu mechanisieren. die Karosserie-spanner einer Vorrichtung werden nicht wie bisher mit der grundplatte fest verschraubt, sondern auf Verstellmodule montiert. mit diesen Verstellmodulen können die spanner innerhalb eines definierten Arbeitsweges verstellt werden. die module sind je nach Justagebedarf der einzelnen spanner fle-xibel einsetzbar und können miteinander kombiniert werden, sodass der entsprechen-de spanner auch in zwei oder entlang aller drei raumachsen verstellt werden kann.

Für die definition spezifischer Anforderun-gen an die Verstellmodule wurden in der

Produktion bei der VoLKsWAgeN Ag be-lastungsmessungen an ausgewählten Ka-rosseriebauvorrichtungen durchgeführt. die module müssen demnach den spanner über insgesamt 20 mm mit einer genauigkeit von 0,05 mm positionieren und im statischen zustand Prozesslasten bis 2000 N aufneh-men können. entsprechend dieser messung und weiteren oem-spezifischen Anforderun-gen wurden die Justagemodule entwickelt und in zwei Varianten als Horizontalachse sowie Vertikalachse ausgeführt.

bei dem umgesetzten Antriebskonzept wird der Antrieb aus der Vorrichtung ausgelagert, um den bauraum für die module möglichst gering zu halten. das neuartige elektrohy-draulische Antriebssystem wurde von der Firma ortlinghaus-Werke gmbH entwickelt und ist besonders ressourcenschonend, da es nicht wie eine herkömmliche Hydraulikpum-pe permanent läuft, sondern es wird nur im Falle eines Verstellvorgangs definiert ange-steuert. zudem können mit diesem Antriebs-system mehrere Verstellmodule angesteuert werden, sodass für eine Vorrichtung mit etwa 12 spannelementen und bis zu 36 Ver-stellmodulen nur ein Antrieb benötigt wird.

Fünf Verstellmodule, davon drei Vertikal- und zwei Horizontalachsen, das eben er-wähnte elektrohydraulische Antriebssystem der Firma ortlinghaus-Werke gmbH sowie eine entsprechende steuerung der Firma H&T ProduktionsTechnologie gmbH (ehem. sibea gmbH) sind in einem Versuchsstand am Fraunhofer IWu umgesetzt. In unter-schiedlichen steuerungs- und Funktionstests wurden Versuche zu den steifigkeiten, stell-

genauigkeiten, Verfahrgeschwindigkeiten sowie zur hydraulischen Ansteuerung durch-geführt. die bedienung erfolgt über ein Handbediengerät, welches auch als kabel-loses mobile Panel ausgeführt werden kann.die steuerung des systems ist mit aktuellen Komponenten ausgerüstet, welche auch bei den Automobilherstellern im einsatz sind. so kann diese über eine ProfiNet-schnittstelle mit der steuerung der Karosseriebauanla-ge gekoppelt werden. dies ermöglicht die Übertragung einzelner Justagevorgänge auf nachfolgende Vorrichtungen in der Produk-tionslinie.

nMehrwert für den Anwender

der Nutzen liegt vor allem in der minimie-rung der reaktions- und einstellzeiten sowie der stark vereinfachten Justage bei festge-stellten geometrieabweichungen. Weitere signifikante Vorteile sind die Verkürzung der Anlageninbetriebnahme sowie die au-tomatische dokumentation der Prozesspa-rameter. durch die kürzeren reaktionszeiten ist weniger Nacharbeit nötig und der Aus-schuss wird reduziert. des Weiteren kann durch die steigerung der effizienz pro bau-teil bis zu 5 % energie eingespart werden. das bedeutet eine Co2-einsparung im Jahr von ca. 1000t pro Fahrzeugmodell. somit amortisiert sich das system schätzungsweise bereits nach weniger als einem Jahr.

die entwickelte Vorrichtung zur mechani-sierten Justage bildet die basis für weitere Automatisierungsschritte. ergänzt mit ei-nem speziellen messsystem, welches wäh-rend der Produktion Abweichungen der bauteilgeometrien detektiert und kombi-niert mit einer softwareunterstützten Jus-tagelogik können die Vorrichtungsjustagen komplett automatisiert werden.

nJustage per KnopfdruckAnlagenanlaufautomatisieren


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In einer Karosseriebaulinie sind ca. 1000 bis 2000 schaltschränke im einsatz, die ent-sprechend der entstehenden Verlustwärme gekühlt werden müssen. der energieauf-wand zur Kühlung ist groß und die Verlust-wärmeabfuhr aus den schränken macht einen beachtlichen Anteil des energiever-brauchs eines Automobilwerkes aus. bisher unterstützen die aktuellen CAe-Tools keine Funktionalitäten, mit denen man einen ener-gieeffizienten betrieb der schaltschrank-klimatisierung planen konnte. Außerdem liegen keine statistischen erhebungen der tatsächlichen Ausführung und Auslastung der Klimageräte an den schränken vor.

ziel ist es demnach, die Klimatisierung so effektiv und energieeffizient wie möglich zu gestalten. Hierbei bieten sich verschiedene optimierungsmaßnahmen an, die anhand des originalgetreuen Nachbaus eines bei der Volkswagen Ag im Karosseriebau typischer-weise eingesetzten schaltschrankes theo-retisch und praktisch untersucht wurden. In diesen schaltschrank wurden wirkungs-gradoptimierte Klimageräte und Verdrah-tungsrahmen integriert: zur Kühlung des schaltschrankes wird die Kaltluft nun auf der rückseite des Verdrahtungsrahmens gezielt nach unten und dann über die zu kühlen-den Komponenten auf der Vorderseite nach oben abgeführt. die so erwärmte Luft wird anschließend vom Kühlgerät abgezogen.

Wärmenester, sogenannte Hotspots, könn-ten zur Überhitzung der Komponenten füh-ren und die gesamte Produktion zum er-

liegen bringen. deshalb wird die kalte Luft mittels intelligenter Luftführung gezielt so geleitet, dass solche Wärmenester vermie-den werden. die senkung der Temperatur in den schaltschränken um 10°C kann die Lebensdauer der eingebauten elektronik um bis zu fünf Jahre verlängern.

die Verdrahtungsrahmen sowie das ent-wickelte zubehör zur Luftführung wurden erfolgreich in den nachgebauten schalt-schrank integriert. Im Labor konnten hier-durch signifikante energieeinsparungen von 10 % verifiziert werden. durch einen auf maximalen Wirkungsgrad ausgelegten systementwurf der Klimageräte und ein-satz modernster Komponenten konnte eine einsparung von 25 % bei der Kaltlufterzeu-gung realisiert werden.

nSchaltschrankplanung

In allen Phasen der schaltschrankplanung lassen sich Punkte identifizieren, welche einfluss auf die energieeffizienz der Klima-tisierung haben. mithilfe der entwickelten spezifizierten CAe-Funktionalitäten (Com-puter Aided engineering) können energie-effiziente schaltschrankklimatisierungen auf basis der definierten Projektierungsre-geln geplant werden. die neuen Funktio-nalitäten erfragen daten vom Anwender, entnehmen Informationen aus Komponen-tenmodellen und überprüfen den entwurf auf Fehler. somit entsteht ein optimaler und

energieeffizient ausgelegter schaltschrank-aufbau. Abgefragt werden unter anderem Temperatur, Luftqualität, Ausstellort und elektrisches Netz. ein erweiterter daten-satz erfasst die Verlustleistung und ther-mische eigenschaften; außerdem werden gleichzeitigkeitsfaktoren berücksichtigt. bei der Positionierung der Komponenten werden die thermischen mindestabstände, Luftöffnungen und Luftrichtungen über-prüft. In der letzten Planungsphase werden die Kühlleistung, die montageart und das zubehör für die Luftführung festgelegt.

nErfolge

die prototypische Implementierung der Funktionalitäten in eine Planungssoftware ist abgeschlossen. Teilergebnisse aus der Feldstudie zur schaltschrankoptimierung in bezug auf Kühlstrategien zeigen, dass bestehende Aufbauten mit geringem Auf-wand nachträglich optimiert werden kön-nen. erstmals konnten strömungsmodelle des thermodynamischen Verhaltens experi-mentell verifiziert werden.

Für den schaltschrankkonstrukteur ent-steht eine Planungs- und Projektierungs-richtlinie, mit deren Hilfe er die Auslegung von schaltschränken energetisch opti-mieren kann. durch die optimierung von passiven und aktiven Kühlstrategien ist es bisher gelungen, energieeinsparpotenziale von 35 % zu realisieren. der Anlagenbetrei-ber als endanwender wird strom und somit Co2 einsparen. durch die Vermeidung von Wärmenestern wird die Verfügbarkeit der Anlagen sichergestellt und die Lebensdau-er der Komponenten verlängert. ein diesen Anforderungen entsprechendes Verdrah-tungsrahmensystem wurde entworfen und im praktischen Anwendungsfall getestet. es wird ab 2013 dem schaltschrankkons-trukteur zur Verfügung stehen.

nEnergieeffiziente Schalt-schrankklimatisierung Schaltschrankkomponentenlebenlänger

bildquelle: Friedrich Lütze gmbH und rittal gmbH & Co. Kg


Teilprojekte

bisher sind detaillierte Kenntnisse des res-sourcenbedarfs einer Karosseriebaulinie in ihren unterschiedlichen betriebszuständen nicht verfügbar. ebenso berücksichtigen Planungswerkzeuge und Anlagensteuerung gegenwärtig den ressourcenbedarf nicht ausreichend.

nDetaillierte Erfassung des Ressourceneinsatzes

In diesem Teilprojekt wurde der energie- und ressourceneinsatz einer Produktions-anlage der Volkswagen Ag erstmals detail-liert erfasst. Phoenix Contact und siemens haben gemeinsam mit der Volkswagen Ag und dem Fraunhofer IWu ein skalierba-res Konzept zur energie-, ressourcen- und Prozessdatenerfassung zum Aufbau einer detaillierten datenbasis entwickelt und entsprechend den geltenden betriebsvor-schriften installiert. damit war es erstmals möglich, die energieverteilung in einer ak-tiven Produktionsanlage umfassend und detailliert zu analysieren.

zusätzlich zu den elektrischen sind auch die energieäquivalenten Kenngrößen für druck-luftversorgung und thermische Verbraucher gemessen worden. zur datenerfassung wurden die jeweiligen messmittel Volumen-strom- und druckaufnehmer für die druckluft, massenstrommesser und Temperaturaufneh-mer für das Kühlwasser sowie elektrische energiezähler über entsprechende sensor-

schnittstellen an messboxen angeschlossen. Alle 10 ms werden die daten der mehr als 420 messpunkte aufgenommen, mit einem zeitstempel versehen und via ethernet di-rekt in eine datenbank geschrieben. Parallel dazu wurden die elektrischen Kenngrößen der zentralen elektrischen einspeisepunk-te und größten elektrischen Verbraucher mittels dedizierter messgeräte mit einer geringeren zeitlichen Auflösung erfasst, in einem energiedatenmanagement-system verarbeitet und mit dem synchronen zeit-stempel archiviert. diese messdaten wurden über eine XmL-schnittstelle in die zentrale messdatenbank überführt. die Anwendung anspruchsvoller Analysemethoden auf die feingranular erfassten daten ermöglichte die Identifikation wiederkehrender zyklen und detaillierte Aussagen über den energie- und ressourceneinsatz aller am Prozess beteilig-ten Komponenten. mittels simulations- und Planungswerkzeugen konnten Potentiale während der betriebszustände ProduK-TIoN und ProduKTIoNsFreI identifiziert und bewertet werden.

nKonfigurierbares Energiema-nagement-System

die Analysen der messdaten ermöglichten die beschreibung eines allgemeingültigen zustandsmodells für Anlagen und Kompo-nenten als Voraussetzung zur entwicklung des energiemanagement-systems. die be-schreibung des zustandsmodells wurde

zwischen allen Partnern abgestimmt. Im zustand beTrIebsbereIT ist eine Anlage, wenn sie sich im stand-by-modus befindet. Alle Prozessgeräte sind auf das energe-tisch günstigste Niveau abgesenkt und der Wiederanlauf der Produktion ist in kurzer, definierter zeit möglich. der zustand Aus ist dadurch definiert, dass die Versorgung der Anlage durch Leistungsschalter und sperr-ventile vom Versorgungsnetz getrennt ist und somit keine energie benötigt. Aus dem zustand Aus kann die Anlage geplant auto-matisch wieder in den zustand beTrIebs-bereIT versetzt werden.

Phoenix Contact und siemens entwickel-ten mit unterstützung der Volkswagen Ag und dem Fraunhofer IWu das Konzept des energie-Controllers, dem Kern des konfigu-rierbaren energiemanagement-systems. der energie-Controller erhält über eine stan-dardisierte schnittstelle von einem überla-gerten Leitsystem Informationen über ge-plante Produktionszeiten und -pausen. der energie-Controller ermittelt in Abhängigkeit der Länge der geplanten Pause (produkti-onsfreie zeit) die optimale schaltstrategie und schaltet die Anlagenkomponenten in der produktionsfreien zeit in die energe-tisch günstigsten zustände beTrIebsbe-reIT oder Aus. mit der Implementierung des zustandsmodells in die regelung der schaltschrankkühlung durch rittal wurde es auch in diesem Handlungsfeld möglich, den energieeinsatz zu optimieren. das ge-samtkonzept integriert darüber hinaus alle relevanten Infrastrukturen der medienver-sorgung und der Halle. durch diese umfas-sende betrachtung ist eine senkung des energieeinsatzes um bis zu 15 % erreichbar.

nRessourceneffiziente Produktionsanlagen

EnergiemanagementimKarosseriebau

bildquelle: KuKA systems gmbH

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die exakte geometrie der Automobilka-rosserie entsteht durch die Positionierung der einzelteile in Vorrichtungsrahmen. das bedeutet, dass die genauigkeit der Karos-serie durch die genauigkeit dieser Vorrich-tungsrahmen bestimmt wird – eine wieder-holgenaue Positionierung der zu fügenden bauteile zueinander muss gewährleistet sein. die bisher üblichen baukastenbasier-ten Konstruktionen sind flexibel und wirt-schaftlich herstellbar, werden jedoch nicht unter dem Aspekt der gewichtsoptimierung bzw. der energieeffizienz ausgelegt. ein Teil der Vorrichtungen muss während des Pro-duktionsprozesses immer wieder bewegt werden, üblicherweise mittels roboter. Je schwerer eine Vorrichtung ist, desto grö-ßer muss die roboterklasse ausgewählt werden, was schließlich mit einer höheren Antriebsenergie verbunden ist. Im um-kehrschluss bedeutet dies: mit leichteren Vorrichtungen könnten kleinere roboter-klassen eingesetzt und somit energie und Kosten gespart werden.

nBionisch optimierte Gussstrukturen

eine Lösung bieten bionische gussstruk-turen für betriebsmittel. ziel des For-schungsprojektes war es daher, durch die Anwendung des dünnwand-stahlguss-Verfahrens die masse bewegter schweiß-vorrichtungen im Karosseriebau um min-

destens 20 % zu reduzieren. damit sollte es möglich sein, die belastung der robo-terachsen spürbar zu senken und somit den einsatz einer kleineren roboterklasse zu ermöglichen.

die Auswahl der im Projekt zu optimieren-den Vorrichtung erfolgte durch die Projekt-partner Volkswagen Ag und AudI Ag als Anwender. Ausgewählt wurde ein spannrah-men, bei dem nach Ansicht der Projektpart-ner ein besonders hohes optimierungspo-tenzial vorhanden ist. zuerst wurden an der ausgewählten baugruppe die konstruktiven Freiräume und die nicht zur Verfügung ste-henden Taburäume definiert. Anschließend wurde durch das Fraunhofer IWu die bau-gruppe hinsichtlich ihrer belastung analy-siert und durch Topologieoptimierung ein neuer designvorschlag erstellt. das ergeb-nis der Topologieoptimierung ist die opti-male materialanordnung für den Lastfall im design raum. unterschiedliche Lastfälle erge-ben dabei verschiedene strukturen, die in der Konstruktion berücksichtigt werden müssen. Im bild oben werden die unterschiedlichen optimierungsstufen gezeigt, angefangen bei der originalbaugruppe aus standardbau-teilen (links), über den optimierten design-vorschlag (mitte) bis hin zur optimierten dünnwand-stahlguss-baugruppe (rechts). der neue designvorschlag bildete die grund-lage für die gussteilkonstruktion durch die Firma stahl- und Hartgusswerk bösdorf gmbH. die optimierten strukturen wurden in eine gießgerechte Form gebracht, ohne dass

der gewichtsvorteil verloren ging. die guss-teilgestaltung wurde durch Füll- und erstar-rungssimulationen auf ihre umsetzbarkeit hin überprüft. da es sich um einzelteile und Kleinstserien handelte, war ein konventionel-ler Formenbau unrentabel. stattdessen wur-den die Formen prototypisch aus dem Form-stoff gefräst. der Abguss der Teile erfolgte ebenfalls bei der Firma stahl- und Hartguss-werk bösdorf gmbH, die finale mechanische bearbeitung bei der Firma Hager sonderma-schinenbau gmbH. die Komplettierung und erprobung des spannrahmens wird bei der Volkswagen Ag in Wolfsburg stattfinden.

nEinspareffekte

es konnte gezeigt werden, dass durch optimierte strukturen mehr als 20 % der masse des betrachteten spannrahmens eingespart werden können. eine wichtige rolle spielte dabei die gewährleistung der steifigkeit der optimierten Vorrichtung im Vergleich zur Ausgangssituation. es wurde ein einsparpotenzial von 455 kWh pro Jahr und roboter nachgewiesen. bei dem be-trachteten stirnwandspannrahmen beträgt die materialeinsparung der optimierten bauteile 27 % (absolut 24 kg). durch eine konsequente Weiterentwicklung und An-wendung der optimierungsverfahren auch auf andere Vorrichtungen können im end-ergebnis energie- und materialeinsatz in einer Karosseriebaulinie spürbar reduziert werden. eine analoge Vorgehensweise ist bei baugruppen anderer Fertigungs- und Industriebereiche ebenso anwendbar.

nBionische Gussstrukturen für BetriebsmittelWenigeristmehr!



Teilprojekte

der Trend zum Leichtbau stellt Fügever-fahren und Verbindungselemente stets vor neue Herausforderungen. die Werkstoffe werden immer mehr an den lokalen bau-teilbereich angepasst. Karosserien werden immer mehr ein mix aus verschiedenen materialien – zum einsatz kommen ein-facher stahl, hoch- und höchstfester stahl, Aluminium und Faserverbundstoffe.

Thermische Fügeverfahren, wie z. b. das schweißen, sind energieintensiv und er-fordern häufig zusätzliche Aufwendungen, zum beispiel für Absaugung und Kühlung. mechanische, auch „kalte“ Fügeverfahren genannt, schmelzen den Werkstoff nicht auf, sondern basieren auf plastischer um-formung, wobei Ansaugung und Kühlung entfallen. das spart energie.

bei hoch- und höchstfesten stahlwerkstof-fen sind mechanische Fügeverfahren der-zeit nur eingeschränkt einsetzbar, weil die Härte der bleche die der einzupressenden Nietelemente teilweise überschreitet. In der Folge kann es zu unerwünschten Verfor-mungen am Nietelement kommen, welche die Funktionsfähigkeit beeinträchtigen. der erhöhung der elementhärte als gegen-maßnahme sind dabei grenzen gesetzt, weil mit der Härte auch die sprödigkeit der elementwerkstoffe und damit die gefahr des Verbindungsversagens, vor allem unter zyklischer beanspruchung, zunimmt. die Prozessgrenzen der kalten Fügeverfahren müssen deshalb hinsichtlich der verarbeit-baren Werkstofffestigkeiten erweitert wer-den. das geschieht durch die erhöhung der setzgeschwindigkeit.

nErhöhung der Setzgeschwindigkeit

Verfahren und setzeinrichtungen werden am beispiel der selbststanzenden Funkti-onselemente (einstanzmuttern) an die er-höhten setzgeschwindigkeiten angepasst. es wurden blechgüten bis in den bereich pressgehärteter stähle getestet, deren hohe Härte das mechanische Fügen bislang stark einschränkte. die entwicklung eines elek-tromechanischen Antriebs für das Hochge-schwindigkeitsfügen diente als Alternative zu verbrauchsintensiven, pneumatischen Antriebsprinzipien. dieser hierfür entwickel-te, druckluftfreie Antrieb senkt dabei den energiebedarf. durch das Hochgeschwindig-keitsfügen können einstanzmuttern bleche durchstanzen, deren Härte die des muttern-werkstoffs übersteigt.

die mutterngeometrie wurde an den Hoch-geschwindigkeitsfügeprozess angepasst. durch die hohe setzgeschwindigkeit kann ei-ner beeinträchtigung des mutterngewindes infolge einer unerwünschten stauchung des stanzbundes entgegengewirkt werden. die erhöhte geschwindigkeit beim schneiden bewirkt eine verbesserte Qualität des er-zeugten Lochs. die stärker zylindrische Loch-geometrie begünstigt eine feste Verankerung der mutter im blech. Auch die Flexibilität bei der zu verarbeitenden blechdicke soll mit der neuen geometrie erhöht werden. die Kombi-nation aus verändertem Werkstoffverhalten im blech bei Lochvorgang und dynamischer Prozessführung fördert ein sicheres Aussto-

ßen und Abführen des Lochbutzens trotz verkürzter stanzbundlängen an der mutter. Auf diese Weise ist es möglich, blechdicken von 1,2 mm bis 1,8 mm mit einer einzigen mutternvariante zu verarbeiten.

In zusammenarbeit zwischen drei Part-nern wurden Lösungen in verschiedenen Aufgabenbereichen erarbeitet. seitens der Fügetechnologie wurden die eigenschaften der einstanzmuttern auf den veränderten setzprozess beim Hochgeschwindigkeitsfü-gen abgestimmt, wobei der Hochgeschwin-digkeitsantrieb ebenfalls Forschungsge-genstand war. die Aufgabenschwerpunkte erstrecken sich damit von der stanzmuttern-geometrie über die geeignete elementzufüh-rung bis zum Antriebssystem auf basis einer beschleunigten zahnstange. die derzeitigen Versuchsergebnisse mit den neu entwickel-ten Komponenten sind erfolgversprechend und demonstrieren das Potenzial des Verfah-rens. der einsatzbereich und die Vorteile des Verfahrens sind nicht nur auf das Verarbei-ten von stanzmuttern beschränkt, sondern auch auf andere mechanische Fügeverfah-ren mit schneidanteil übertragbar.

nErfolge

Im endergebnis können bisherige einsatz-grenzen der energieeffizienten, mechani-schen Fügeverfahren durch die Verbesserung der Prozessdynamik erweitert und letzt lich in zahlreichen Anwendungsfällen ther mische durch kalte Fügeverfahren er setzt werden. der elektromechanische Antrieb spart im gegensatz zu den herkömmlichen druckluft-basierten Hochgeschwindigkeitsantrieben energie und bietet zudem Vorteile hinsicht-lich der schallemission. es wird mit einer senkung des direkten energiebedarfs für den setzprozess um 50 % und mehr gerechnet.


nKalte FügetechnologienKeinheißesEisen

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schweißen im Karosseriebau wird bislang vorwiegend mit überhöhter Laserleistung durchgeführt. grund dafür ist die Annah-me, dass für die notwendige Verbindungs-festigkeit ein durchschweißen notwendig ist – nur wenn die Nahtwurzel zu sehen ist, stimmt die Qualität. Für eine In-Prozess-Qualitätsbewertung werden standardmäßig ausschließlich signale von Fotodioden ge-nutzt. zur anschließenden sicherstellung des Anbindungsquerschnittes wird stich-probenartig eine zerstörende Prüfung durch Kontrolle der Nahtwurzel durchgeführt. der Wunsch, den Laserschweißprozess im Karosserierohbau energie- und ressour-ceneffizienter zu gestalten, bringt deutlich erhöhte Anforderungen an die Prozessbe-obachtung mit sich. Für diesen schwerpunkt gesetzte ziele sind die Verringerung der La-serleistung während des schweißprozesses und die Vermeidung der Weitergabe fehler-hafter bauteile im Produktionsprozess.somit müssen Qualitätsschwankungen bezüglich der geforderten einschweißtiefe bereits während des Prozesses bzw. un-mittelbar im Anschluss erkannt werden.

nNur so viel wie nötig!

eine Tatsache ist, dass bei geringerer Laser-leistung ebenfalls die notwendige Festigkeit erreicht werden kann. da hierbei kein durch-schweißen mehr stattfindet, benötigt es ergän-zend zur bislang optischen Prüfung weitere Prüfverfahren, welche die Tiefe der schweißnaht während des schweißprozesses überwachen. durch den einsatz einer In-Prozess-sensorik,

welche zuverlässig den aktuellen zustand des schweißprozesses erfasst, lässt sich die Laserleistung soweit reduzieren, dass eine ausreichende einschweißtiefe erreicht werden kann und damit die einhaltung der Festig-keitsanforderungen an die schweißnaht ge-sichert sind. zur beobachtung des gesamten schweißprozesses wird eine koaxiale Kamera eingesetzt und anhand der Kameradaten zu-standsänderungen des bearbeitungsprozes-ses in echtzeit erfasst. die robustheit der Ka-merainformationen und die echtzeitfähigkeit des systems ermöglicht eine regelung des schweißprozesses und damit der einschweiß-tiefe über die Laserleistung, womit eine deutliche energiereduzierung erreicht wird. Forschungsziel war es außerdem, automa-tisierbare Inline-methoden zur zerstörungs-freien Prüfung mit Wirbelstrom- und Puls-Phasen-Thermografieverfahren zu entwickeln und neue Konzeptionen für datenerfassung, Vorverarbeitung, Auswertung von Wirbel-strom- und Puls-Phasen-Thermografiedaten zu erstellen und umzusetzen. Ausgehend von bearbeitungsprozessen mit variierenden Para-metern werden die merkmale für verschiede-ne schweißzustände automatisch identifiziert und bearbeitungsfehler klassifiziert.

die In-Prozess-Qualitätskontrolle wurde so weit entwickelt, dass mit den zerstörungs-freien Prüfverfahren auch eine bewertung des schweißergebnisses in echtzeit mög-lich ist. In der Anwendung fährt die Wirbel-stromsonde tastend über die schweißnaht und erfasst für die Auswertung notwen-dige Prüfsignale. zur sicherung der Naht-qualität trägt das Wirbelstromverfahren bei, indem Nahtbreite und oberflächen-

nahe defekte automatisiert und innerhalb der Taktzeiten erkannt werden können. gleicherweise sind die grundlagen für den automatisierten einsatz des Puls-Phasen-Thermografie-Verfahrens entwickelt. dieses Verfahren kommt oft als offline-Prüfung zum einsatz. der Fortschritt in der entwick-lung geht jedoch dahin, dass anhand neuer Anregungs- und Auswertemethoden zuneh-mend der bereich der Inline-Prüfungen erschlossen werden kann. die ermittelten Puls-Phasen-Thermografie-daten werden für die bildhafte darstellung der Nahtei-genschaften herangezogen. dadurch kön-nen minderungen der Nahtqualität in Form von inneren defekten erkannt werden.durch den einsatz der zerstörungsfreien Prüfverfahren wird die Weitergabe fehler-hafter bauteile vermieden. die Verfahren wurden unter berücksichtigung von pra-xisrelevanten Fertigungsparametern an Probeschweißungen erfolgreich getestet.

nNutzen

durch die reglung der einschweißtiefe kann die Laserleistung am Werkstück beim Fügeprozess um bis zu 30% reduziert wer-den. dadurch kann der energieeinsatz bei Kühlung und Absaugung ebenso um bis zu 30 % gesenkt werden.

der einsatz zerstörungsfreier Verfahren zur Überwachung der Nahtqualität führt zur Verringerung der Ausschussraten. detek-tions- und bewertungssicherheit von Quali-tätskriterien sowie eine zuverlässige Prozess-führung sind entscheidend für die Akzeptanz von sensorik im industriellen umfeld. die hier entwickelten systemtechnologien und Analysemethoden werden den Anforderun-gen in vielfältigen einsatzgebieten gerecht und können auf weitere Laseranwendungen übertragen werden.


nLasernahtqualitätEinschweißtiefeoptimieren


gegründet: 1898umsatz: eur 850,7 mio. (2011)mitarbeiter: 3643 (2011)

geschäftsführer: Frank Klingemann (Ceo)

Walter bollinger (CFo)

d a t e n + f a k t e n

KuKA systems ist der spezialist für Füge-prozesse unterschiedlichster Werkstoffe und weltweit führender Anbieter im be-reich engineering und automatisierte Pro-duktionslösungen zur nachhaltigen indus-triellen Fertigung. Technologieführerschaft und beste Lösungen für den Kunden zeichnen den internationalen systemin-tegrator im Anlagen- und sondermaschi-nenbau aus. mehr als 3.600 mitarbeiter weltweit arbeiten an Automatisierungs-lösungen in den bereichen engineering, Projektmanagement und Anlagenrealisie-rung bis hin zum After-sales-service bran-chenübergreifend für die Kundenprodukte von morgen.

das komplette Leistungsspektrum des Fügespezialisten reicht vom Laserschwei-ßen und Laserschneiden über schutzgas-, Punkt-, reib- und magnetarc-schweißen bis zum Kleben/dichten, Verketten und

montieren. die KuKA systems-Lösungen im bereich Handhaben, Transportieren und Palettieren, die nicht nur im Auto-mobil-sektor nachhaltige erfolge zeigen, machen deutlich, welches Potenzial im Ausschöpfen der automatischen möglich-keiten auch für andere Industriezweige liegen. der Augsburger systemintegrator bietet seinen Kunden eine große Anzahl an standardisierten modulbausteinen, die entweder miteinander kombiniert oder durch individuelle baugruppen er-gänzt werden können. dadurch wird Fle-xibilität und Wirtschaftlichkeit nachhaltig gesteigert

die jahrzehntelange erfahrung im sektor Automotive, lässt die Nachfrage in der general Industry stark wachsen. das en-gagement der KuKA systems in diesem Wirtschaftszweig hat ein einzigartiges Leistungsspektrum entstehen lassen, das

sich im partnerschaft-lichen miteinander mit dem Kunden evolutionär entwickelt hat. der tech-nologieführende Anla-genbauer setzt dabei im-mer wieder meilensteine in der Automatisierung des Autobaus. Auch in der zukunft spielt der bereich Forschung & entwicklung eine wichti-

nUnternehmensprofil KUKA Systems GmbH

ge rolle für das unternehmen. derzeit ar-beitet der Technolgiespezialist gemeinsam mit Forschungsinstituten, oem’s, zuliefe-rern und dienstleistern an einer konkreten industriellen Anwendung zur steigerung der energie effizienz im Karosseriebau. das Thema energie- und ressourcenver-brauch gewinnt für die KuKA systems gmbH sowie die Kunden des systemin-tegrators zunehmend an bedeutung. die gemeinsame Forschung im rahmen der In-novationsallianz brachte neue Ansätze für den Anlagenbau, um zukünftig den ener-gieverbrauch von Anlagen und Prozessen im sinne der umwelt zu optimieren.

In über 11 Ländern in europa, Asien so-wie Nord- und südamerika arbeiten heu-te die einzelnen unternehmen der KuKA systems gruppe an den Lösungen für die Produktion von morgen. die Nähe zum Kunden und den weltweit wichtigsten märkten ist dabei ebenso ein entschei-dendes Kriterium wie die Nutzung glo-baler Kapazitäten für globale entwick-lungen.

Energie- und ressourceneffizienter Karosserierohbau – Made by KUKA Systems

KuKA systems gmbHblücherstraße 14486165 AugsburgTel.: +49 821 797-0Fax: +49 821 797-1999e-mail: [email protected]: www.kuka-systems.com

KUKA Systems GmbH in Augsburg

Unternehmensprofile

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gegründet: 1958umsatz: ca. eur 90 mio.mitarbeiter: 370

geschäftsführer: Norbert gemmeke


Forschung und Entwicklung stehen für LÜTZE im MittelpunktÜber 50 Jahre Tradition in Automation – mit unzähligen Pionierleistungen und Paten-ten gehört LÜTze heute zu den weltweit führenden unternehmen in der branche. 1958 gründete Friedrich Lütze (geb. 1923) die Lütze gmbH in Weinstadt bei stuttgart. seither werden dort elektronische und elek-trotechnische Komponenten und system-lösungen für die Automatisierung sowie Hochtechnologie für die bahntechnik ent-wickelt und gefertigt.

mit bahnbrechenden Innovationen und in-ternationalen Patenten machte das damals noch junge unternehmen schnell auf sich aufmerksam. mit der markteinführung des LsC-systems zur schaltschrankverdrahtung 1972 konnten schaltschrankbauer erst-malig bis zu 25 % Platz gegenüber dem konventionellen Aufbau einsparen. Anfang

der 80er Jahre gehörte LÜTze mit seinen hochflexiblen Leitungen zu den ersten An-bietern.

Von Anfang an gehört es zur Firmenphilo-sophie, mit hoch innovativen Produkten, zu den spitzenanbietern in der Automati-onsbranche zu gehören. Nicht ohne grund investiert LÜTze deutlich mehr in Forschung und entwicklung als der schnitt der branche.

Wichtige Produktgruppen sind steuer-leitungen, das energieeffiziente Verdrah-tungssystem für schaltschränke LsC, Inter-face- und entstörtechnik, das intelligente stromüberwachungssystem LoCC-box, so-wie spannungsversorgungen und Feldbus-technologie bis hin zu ethernetvernetzten steuerungen.

ein weiteres wichtiges standbein ist die bahntechnik, wo LÜTze zu den global füh-renden Anbietern gehört. LÜTze war 2010 unter den weltweit ersten Firmen welche die strenge bahnnorm IrIs 02 erfüllten. seit 2011 gibt es die Lütze Transportation gmbH zur bündelung von Vertrieb und Pro-duktmanagement im bereich bahntechnik.

Nachhaltigkeit ist Teil der Firmenphilosphie Ökonomische und ökologische Verantwor-tung ergänzen sich für LÜTze sinnvoll und spiegeln sich in nachhaltiger unternehmens-führung und Produktpolitik wider – und in

nUnternehmensprofil Friedrich Lütze GmbH

der LÜTze Nachhaltigkeitsinitiative sky-bLue. LÜTze engagiert sich darum nicht nur mit seinen hauseigenen Forschungs- und entwicklungsbemühungen sondern darüber hinaus in zahlreichen gemeinschaftsprojek-ten mit dem ziel der verbesserten energie-effizienz und dem verantwortungsvollem umgang mit ressourcen: so z. b. in der vom bundesministerium für bildung und Forschung geförderten Innovationsallianz green Carbody Technologies und in der blueCompetence Initiative des VdmA.

LÜTze lebt zudem seit vielen Jahren Nachhaltigkeit und energieeffizienz in der Fertigung und bei den technischen spezi-fikationen zahlreicher LÜTze-bauteile, das LÜTze-engagement in die klimaschonen-den bahntechnik oder die produktions-technische Verwendung von umwelt- und gesundheitsverträglichen materialien sei-en hierfür stellvertretend genannt.

das Familienunternehmen wird heute in der zweiten generation von udo Lütze ge-leitet.

LÜTZE – Vom Produkt zur Lösung! Über 50 Jahre Tradition in Automation

Friedrich Lütze gmbHbruckwiesenstraße 17–1971384 WeinstadtTel.: +49 (0) 7151 60530Fax: +49 (0) 7151 6053277e-mail: [email protected]: www.luetze.de

Nachhaltigkeit ist Teil der Firmenphiloso-

phie: SkyBLUE – Die Nachhaltigkeitsiniti-

ative von LÜTZE


gegründet: 1923umsatz: eur 1,52 mrd.mitarbeiter: 12.300

geschäftsführer: Klaus eisert (geschäftsführender gesellschafter), roland bent, dr. martin Heubeck, Prof. dr. gunther olesch, Frank stührenberg, dr. Heinz Wesch


Phoenix Contact ist weltweiter markt-führer für Komponenten, systeme und Lösungen im bereich der elektrotechnik, elektronik und Automation. das Fami-lien-unternehmen, das heute weltweit 12.300 mitarbeiter beschäftigt, hat 2011 einen umsatz von 1,52 mrd. euro er-wirtschaftet. der stammsitz der Phoenix-Contact-gruppe, zu der in deutschland acht unternehmen gehören, liegt in blomberg (NrW) und bad Pyrmont (Nie-dersachsen). Im Ausland befinden sich sieben Produktionsstätten. die internati-onale unternehmensgruppe umfasst dar-über hinaus nahezu 50 eigene Vertriebs-gesellschaften. die weltweite Präsenz wird durch 30 Vertretungen in europa und Übersee verdichtet. In deutschland

ist Phoenix Contact mit einem Vertriebs-netz von rund 80 Vertriebsingenieuren bundesweit vertreten.

Weltweit wird in einer hohen Fertigungs-tiefe produziert; nicht nur schrauben, Kunststoff- und metallteile, sondern auch hochautomatisierte montagemaschinen werden selbst gebaut. das Produktspek-trum beinhaltet Komponenten und sys-temlösungen für die energieversorgung inklusive Wind und solar, den geräte- und maschinenbau sowie den schaltschrank-bau. ein vielfältiges Programm von rei-hen- und sonderklemmen, Printklemmen und steckverbindern, Kabelanschluss-technik und Installationszubehör stellt innovative Komponenten zur Verfügung. elektronische Interfaces und stromver-sorgungen, Automatisierungssysteme auf basis von ethernet und Wireless, sicher-heitslösungen für mensch, maschine und daten, Überspannungsschutz-systeme sowie software-Programme und -Tools bieten errichtern und betreibern von An-lagen sowie geräteherstellern umfassen-de systeme. die märkte der Automobilin-dustrie, regenerativer energien und der Infrastruktur werden durch ganzheitliche Lösungskonzepte inklusive engineering-, service- und Trainingsleistungen gemäß ihrer spezifischen bedürfnisse betreut. In den entwicklungs-Abteilungen an den standorten in deutschland, China und

nUnternehmensprofil Phoenix Contact GmbH & Co. KG

den usA entstehen Produkt-Innovationen und spezifische Lösungen für individuel-le Kundenwünsche. zahlreiche Patente unterstreichen, dass viele entwicklungen von Phoenix Contact einzigartig sind.

Komponenten und Lösungen zur steige-rung der energieeffizienz sind eine strate-gische säule der Phoenix-Contact-gruppe. In enger zusammenarbeit mit Hochschu-len, Forschungseinrichtungen, der Wissen-schaft und schlüsselkunden werden zu-kunftstechnologien wie energieeffizienz, elektromobilität und umwelttechnologien erforscht und in marktgerechte Produkte, systeme und Lösungen überführt. Als bei-spiel sei das Verbund-Forschungsprojekt green Carbody Technologies genannt. unter berücksichtigung der Kriterien Pro-duktivität und energieeffizienz entwickelt Phoenix Contact hier als aktiver Partner Lösungen für die energieoptimale be-triebsführung, die dann als funktionale erweiterung in die eigene Automatisie-rungslösung integriert werden.

Bild 1: Der Stammsitz von Phoenix Contact liegt im lippischen Blomberg, wo rund

4.000 der weltweit insgesamt 12.300 Mitarbeiter beschäftigt sind

Zur Steigerung der Energieeffizienz müs-

sen die Verbrauchsdaten kontinuierlich

erfasst und ausgewertet werden

PHoeNIX CoNTACT gmbH & Co. KgFlachsmarktstraße 832825 blombergTel.: +49 (0) 5235/3-00Fax: +49 (0) 5235/3-4 12 00e-mail: [email protected]: www.phoenixcontact.de

Unternehmensprofile

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gegründet: 1961umsatz: eur 2,2 mrd. (FLg)mitarbeiter: 10.000

geschäftsführer: Friedhelm Loh


die rittal gmbH & Co. Kg mit Hauptsitz in Herborn, Hessen, ist ein weltweit füh-render systemanbieter für schaltschränke, stromverteilung, Klimatisierung, IT-Infra-struktur sowie software & service. sys-temlösungen von rittal kommen in allen bereichen der Industrie, im maschinen- und Anlagenbau sowie in der ITK-branche zum einsatz.

zum breiten Leistungsspektrum gehören dabei auch Komplettlösungen für modu-lare und energieeffiziente rechenzentren, vom innovativen sicherheitskonzept bis zur physikalischen daten- und systemsi-cherung der IT-Infrastruktur. der führende softwareanbieter eplan sowie das soft-ware- und beratungshaus mind8 ergän-zen die rittal systemlösungen durch diszi-plinübergreifende engineering-Lösungen.

1961 gegründet, ist rittal mittlerweile mit 11 Produktionsstätten, 64 Tochtergesell-schaften und 40 Vertretungen weltweit prä-sent. mit insgesamt 10.000 mitarbeitern ist rittal das größte unternehmen der inha-bergeführten Friedhelm Loh group, Haiger, Hessen. die gesamte unternehmensgruppe beschäftigt 11.500 mitarbeiter und erziel-te im Jahr 2011 einen umsatz von rund 2,2 milliarden euro. Weitere Informationen unter www.rittal.de und www.friedhelm-loh-group.com.

nUnternehmensprofil Rittal GmbH & Co. KG

rittal gmbH & Co. KgAuf dem stützelberg35745 HerbornTel.: +49 (0) 2772/505-0Fax: +49 (0) 2772/505-2319e-mail: [email protected]: www.rittal.de


gegründet: 1994umsatz: eur 15 mio. mitarbeiter: 50

geschäftsführer: Joachim Lutz, gert Thomas Höhn


nUnternehmensprofil Arnold & Shinjo GmbH & Co. KG

Arnold & shinjo systemlieferant für die in-dustrielle blechteileproduktion.Arnold & shinjo gmbH & Co. Kg wurde im dezember 1994 als Tochterunternehmen der Adolf Würth gmbH & Co. Kg ge-gründet. Über die Jahre entwickelte sich Arnold & shinjo zum systemlieferant, der seine Kunden bei der Planung, Konstrukti-on und realisierung ihrer Werkzeuge für die blechteileproduktion unterstützt. das Lie-ferspektrum besteht aus einstanzmuttern, einpressschrauben und Nietelementen, die eine vollautomatische Verarbeitung aller Ver-

bindungselemente bei allen gängigen blech-qualitäten erlauben. darüber hinaus entwi-ckelt ArNoLd & sHINJo sonderlösungen sowohl im elemente- wie auch im Automati-sierungsbereich. Neue Werkstoffe erfordern neue Fügeverfahren und angepasste Füge-elemente. durch die enge zusammenarbeit mit Arnold umformtechnik sind kurze ent-wicklungszeiten auch für komplexe elemente realisierbar. zur prozesssicheren Verarbeitung der unterschiedlichen Verbindungselemente im stanz- und Presswerk sowie im montage- und rohbaubereich stellt ArNoLd & sHINJo ein standardisiertes Werkzeugprogramm zur Verfügung. diese systemlösung besteht aus stanz- und einpressköpfen, matrizen sowie Fördergeräten inklusive der notwendigen steuerungstechnik. ArNoLd & sHINJo be-liefert nahezu sämtliche bekannten Herstel-ler aus der Automobilindustrie, ihre zulieferer sowie ein breites spektrum an unternehmen aus der blechverarbeitenden Industrie.

Arnold & shinjo gmbH & Co. Kgmax-Planck-straße 1974677 dörzbachTel.: +49 (0) 7937 8031-0Fax: +49 (0) 7937 8031-50e-mail: [email protected]: www.arnold-shinjo.de

nUnternehmensprofil EwM HiGHtEC wELDinG GmbH

eWm-schweißtechnik ist nicht nur umwelt-freundlich, sondern lässt sie zeit und geld sparen. die innovativen Verfahren von eWm, wie z.b. „coldArc“ und „forceArc“, ermög-lichen insgesamt eine Kosteneinsparung von bis zu 56%. zudem verringern sie die schad-stoffemissionen im schweißrauch um bis zu 75%. dank der eWm-Technologie genießen die Anwender also erhebliche Wettbewerbs-vorteile. An 10 deutschen und 6 internatio-nalen standorten sowie weltweit 300 Ver-triebs- und servicestützpunkten bietet das unternehmen ein komplettes systemangebot rund ums schweißen. der Kunde hat damit einen einzigen Ansprechpartner, der die tech-nologische Verantwortung für seinen gesam-ten schweißprozess übernimmt.

gegründet: 1957umsatz: eur 70 mio. mitarbeiter: ca. 600

geschäftsführung: bernd szczesny (sprecher), michael szczesny, susanne szczesny-oßing, robert stöckl


eWm HIgHTeC WeLdINg gmbHdr.günter-Henle-str. 856271 mündersbachTel.: +49 (0) 2680 181-0Fax: +49 (0) 2680 181-244e-mail: [email protected]: www.ewm-group.com

eWm ist der größte deutsche Hersteller und weltweit einer der bedeutendsten Anbieter von Lichtbogen-schweißtechnik. In der bran-che und bei Anwendern ist das unternehmen mit rund 600 mitarbeitern wegen seiner zahlreichen hochinnovativen entwicklun-gen als Technologieführer anerkannt. dabei steht der einklang von Wirtschaftlichkeit und umweltschutz im Vordergrund. die neue Nachhaltigkeitsinitiative „blueevolution“ ist Kern aller Aktivitäten. Von den energie-, und kosteneffizienten Lösungen profitieren vor allem die Kunden. denn der einsatz der

Mit dem Angebot von EWM können Sie Ih-ren Schweißprozess wirtschaftlich gestalten.

Unternehmensprofile

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nUnternehmensprofil imq-ingenieurbetrieb für Materialprüfung, Qualitätssicherung und Schweißtechnik GmbH

imq-Ingenieurbetrieb für materialprüfung, Qualitätssicherung und schweißtechnik gmbH wurde im mai 1990 gegründet und hat sich seither erfolg reich entwickelt. die über 50 Ingenieure, Physiker und Werkstoff-prüfer haben sich eine hohe Kompetenz auf den gebieten der Werkstoffprüfung, der technischen beratung und der F/e-Arbeit erworben.

Als eines der ersten Werkstoffprüflabore in sachsen wurde imq-Ingenieurbetrieb

gmbH beim deutschen Akkreditierungsrat akkreditiert. Heute besitzt imq-Ingenieur-betrieb die Anerkennung der Kompetenz nach dIN eN Iso/IeC 17025 zur durch-führung von zerstörungsfreien Werkstoff- und bauteilprüfungen sowie mechanisch-technologischen und metallografischen Prüfungen.

imq-Ingenieurbetrieb gmbH entwickelt im Auftrag von Industrieunternehmen und in enger Kooperation mit Forschungsinstituten Prüfmethoden, mit denen eine effektive zerstörungsfreie Qualitätskontrolle in der betrieblichen Fertigung möglich ist. imq-entwicklungen wie der Prüfautomat Quasor e haben sich bereits in der Praxis bewährt.

eine Vielzahl von unternehmen wurde bei der einführung von Qualitäts- und um-weltmanagement-systemen sowie bei der organisation der schweißaufsicht betreut.

gegründet: (mai) 1990umsatz: eur 3.200.000mitarbeiter: 50

geschäftsführer: 2 (dr. martin seidel, dr. ralf Natzke)


imq-Ingenieurbetrieb für materialprüfung, Qualitätssicherung und schweißtechnik gmbHgewerbering 3008451 CrimmitschauTel.: +49 (0) 37 62 / 95 37-0Fax: +49 (0) 37 62 / 95 37 22e-mail: [email protected]: www.imq-gmbh.com

Firmenzentrale

nUnternehmensprofil H&t Produktionstechnologie GmbH

technologischen Lösungen über Werkzeu-gen bis hin zu maschinen- und Anlagen-technik für ausgewählte Teilespektren in der blechumformung.

das unternehmen untergliedert sich in die geschäftsbereiche ToolTechologie und Press/system Technologie. Von den ca. 130 mitar-beitern sind 20 in der elektrokonstruktion und Konstruktion des geschäftsbereich Press/sys-temtechnologie und 7 Ingenieure in der Werk-zeugkonstruktion von ToolTechnologie tätig.

Ca. 50 % des gesamtumsatzes wird mit den schwesterunternehmen der H&T gruppe (www.ht-group.com) generiert.

Weitere Kunden sind oem (AudI, VW) und internationale, mittelständige unternehmen in verschiedenen Industriezweigen wie zum beispiel der Automobilzulieferer- und Ver-packungsindustrie.

gegründet: 1953umsatz: eur 15,7 miomitarbeiter: 130

geschäftsführung: mathias schwarzendahl, Christian gerlach, John benaglio


H&T ProduktionsTechnologie gmbHgewerbering 26 b08451 CrimmitschauTel.: +49 3762-707-100Fax: +49 3762-707-101e-mail: [email protected]: www.ht-pt.com

Leistungsprofil H&T Produktions-Technologie GmbHdie H&T ProduktionsTechnologie gmbH ist seit fast 60 Jahren auf die entwicklung und den bau von Werkzeugen, maschinen und Anlagen für die blechumformung spezialisiert.Neben einer vollständig auf servotechnologie basierenden Pressenreihe von bis zu 6.000 kN gehören schnelllaufende Transferpressen bis zu 650 kN, CNC Transfersysteme, High-speed schwenkschneidwerkzeuge sowie metallbalg-maschinen zum Produktionsprogramm.

H&T ProduktionsTechnologie gmbH ist sys-temlieferant und entwicklungspartner von


nUnternehmensprofil Ortlinghaus-werke GmbH

lungen als komplette maschinenelemente produziert. Weltruf erlangten wir mit unse-rer sinus®- Lamelle, die unter anderem die Kupplungstechnik in den großpressen der Automobilindustrie maßgeblich beeinflusste. Heute bieten wir mit Kupplungs-brems-Kom-binationen, bremsen und Kompaktantrieben mit mechatronischer regelungstechnik das komplette Produktspektrum für mechani-sche und servopressen im Automobilbau an. Wir sind in diesem bereich Weltmarktführer. zertifizierte managementsysteme in den be-reichen energie und umwelt sind im unter-nehmen fest verankert und lenken den blick auf ressourcenschonende Produktionstech-nologien. In der Innovationsallianz konnten wir mit Hilfe unseres elektrohydraulischen Antriebsmoduls erstmalig die Justage von Karosseriebauvorrichtungen mechanisieren. ein schritt, die hohen Qualitätsstandards im Automobilbereich kostengünstig und effizi-ent zu gestalten.

gegründet: 1898umsatz: eur 80 mio. mitarbeiter: 550

geschäftsführer: Peter ortlinghaus,Hartmut brzoska, Thomas germann


ortlinghaus-Werke gmbHKenkhauser str. 12542929 WermelskirchenTel.: +49 (0) 2196 85-0Fax: +49 (0) 2196 855-444e-mail: [email protected]: www.ortlinghaus.com

die gruppe ortlinghaus wurde im Jahr 1898 von otto ortlinghaus gegründet und ist heu-te ein in der vierten generation familienge-führtes unternehmen mit Fertigungsstätten in deutschland und der schweiz. mehr als 550 mitarbeiter in einem weltweiten Netz-werk von 28 Niederlassungen und Vertretun-gen garantieren unsere reaktionsgeschwin-digkeit und Kundennähe.Wir sind seit über 110 Jahren in der Antriebstechnik zuhause und haben dort immer wieder Technikge-schichte geschrieben: bereits 1932 wurden serienmäßig standardisierte Lamellenkupp-

nUnternehmensprofil Precitec KG

gegründet: 1971umsatz: k. A. mitarbeiter: 300 (weltweit)

geschäftsführer: dr. stephan biermann


Precitec Kgdraisstraße 176571 gaggenauTel.: +49 (0) 7225 684-0Fax: +49 (0) 7225 684-900e-mail: [email protected]: www.precitec.de

die Firma Precitec wurde 1971 in baden-baden gegründet. schon damals war es unser ziel, dem markt der Lasermaterial-bearbeitung immer einen schritt voraus zu sein. das ist bis heute unser Credo und gleichzeitig der motor für unsere unter-nehmerische entwicklung. Precitec ist spezialist für anspruchsvolle systemlösungen auf dem gebiet der Laser-materialbearbeitung. die Produkte sind bekannt für ihre zuverlässigkeit und In-

Schweißen von Automobil-Türrahmen

mit YW52 Schweißkopf

dustrietauglichkeit. Für das Laserschneiden sind bearbeitungsköpfe für alle gängigen Lasertypen wie Co2- und Festkörperlaser in verschiedenen Leistungs- und genauig-keitsklassen erhältlich. Ausgestattet mit der berührungslosen langzeitstabilen Ab-stands- und Prozesssensorik erzielen sie optimale schnittqualitäten.Für das Laserstrahlfügen bietet Precitec mit bearbeitungsköpfen und automatisierten Qualitätsüberwachungssystemen effizi-ente Komplettlösungen aus einer Hand. Hochauflösende Kameras bestimmen die Fügestoßposition und -geometrie mittels Lichtschnittverfahren und grauwertanalyse vorlaufend zum schweißprozess und steuern den schweißkopf punktgenau an die richti-ge stelle. In-Prozess-sensoren und -Kame-ras liefern Informationen zur stabilität des schweißprozesses und zu schweißfehlern. Nachgelagerte Kameras vermessen die geo-metrie und die oberfläche der Naht.

Unternehmensprofile

InnoCaT4NEWS

21

nUnternehmensprofil Siemens AG

und Feldebene. so gewinnt Ihre Automobil-produktion an Flexibilität und Produktivität, und sie können schneller neue modelle auf den markt bringen und auf wechselnde An-forderungen reagieren können.

siemens ist Vorreiter auch beim Thema energieeffizienz. Wir bieten ein einzigartiges energieeffizienzportfolio, das sparpotenziale in der Fertigung identifiziert, evaluiert und realisiert. dahinter stehen Produkte, wie die steuerungen der sImATIC s7-Familie, die innovativen sINAmICs Frequenzumrichter mit rückspeisefähigkeit, Kommunikation mit ProFIenergy, das Visualisierungssystem sImATIC WinCC mit seiner option powerrate und dem energiedatenmanagementsystem sImATIC b.data. unsere energieeffizienzbe-rater zeigen Ihnen, wie sie Ihren energiever-brauch erfolgreich reduzieren können, ohne kostenintensive Lösungen zu installieren.

gegründet: 1847umsatz: eur 74 mrd. mitarbeiter: 360.000

Ceo: Peter Löscher


siemens Aggleiwitzer str. 55590475 NürnbergTel.: +49 (0) 911 895-0Fax: +49 (0) 911 895-5099e-mail: [email protected]: www.siemens.de/automotivewww.siemens.de/simatic-energiemanagement

siemens ist ein starker Partner in der Auto-mobilindustrie. Auf basis langjähriger erfah-rung, haben wir ein umfassendes Portfolio von aufeinander abgestimmten Produkten, systemen, Lösungen und services entwickelt, das den gesamten Produkt- und Produkti-onslebenzyklus umfasst. Angefangen beim effizienten Produktdesign mit Hilfe von PLm-software über flexible Automatisierungskon-zepte in der Fertigung bis hin zur Wartung. unsere Industriesoftware ermöglicht eine durchgängige Kommunikation zwischen erP-

nUnternehmensprofil tRUMPF Laser- und Systemtechnik GmbH

TrumPF ist ein weltweit führendes Hoch-technologieunternehmen. die Produkte und Leistungen aus der Fertigungstechnik des unternehmens kommen in nahezu jeder branche zum einsatz.

Im bereich der Automobilfertigung bietet TrumPF alles aus einer Hand, was für eine kosteneffiziente, schnelle und qualitativ hochwertige Produktion unabdingbar ist: beginnend bei Lasersystemen über steue-

rung, strahlquellen und strahlführung bis hin zu optiken und umfassendem service.

bereits bei der entwicklung der Produktidee stehen Ihnen unsere Applikationsspezialis-ten mit ihrem branchenwissen rund um das schweißen, schneiden, markieren und viele andere laserbasierte Produktionsverfahren zur seite. In unseren Laser Application Cen-ters beraten wir sie bei der Verfahrensent-wicklung und erarbeiten gemeinsam mit Ihnen das wirtschaftlichste gesamtkonzept für Ihre Prozesskette.

zu unseren Leistungen gehören auch mach-barkeitsuntersuchungen, Taktzeitanalysen sowie die musterteilerstellung oder die beratung zur lasergerechten Konstruktion. Abgerundet wird das Angebot durch unser globales servicenetzwerk – wir sind überall dort, wo die Automobilindustrie und ihre zulieferer zu Hause sind.

TrumPF gruppe

gegründet: 1923umsatz: eur 2,33 mrd. mitarbeiter: 9.600

Vorsitzende der geschäftsführung: dr. phil. Nicola Leibinger-Kammüller


TrumPF Laser- und systemtechnik gmbHJohann-maus-straße 271254 ditzingenTel.: +49 (0) 7156 303-30862Fax: +49 (0) 7156 303-930862e-mail: [email protected]: www.trumpf-laser.com

Effizienter Lasereinsatz im Automobilbau:

Schneiden einer B-Säule.


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Projektkonsortium / Projektförderung


ProjektkonsortiumArnold & Shinjo GmbH & Co. KG, Dörzbach

AUDI AG, Ingolstadt

EWM HIGHTEC WELDING GmbH, Mündersbach

Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU, Chemnitz

Friedrich Lütze GmbH, Weinstadt

H&T ProduktionsTechnologie GmbH, Crimmitschau

HAGER Sondermaschinenbau GmbH, Möttingen

imq-Ingenieurbetrieb für Materialprüfung, Qualitätssicherung und Schweißtechnik GmbH, Crimmitschau

KUKA Systems GmbH, Augsburg

Ortlinghaus-Werke GmbH, Wermelskirchen

PHOENIX CONTACT GmbH & Co. KG, Blomberg

Precitec KG, Gaggenau

PROMESS Gesellschaft für Montage- und Prüfsysteme mbH, Berlin

Rittal GmbH & Co. KG, Herborn

TRUMPF Laser- und Systemtechnik GmbH, Ditzingen

SHB Stahl- und Hartgusswerk Bösdorf GmbH, Leipzig-Knautnaundorf

Siemens AG, Nürnberg

VOLKSWAGEN AG, Wolfsburg

Projektförderung:

das diesen berichten zu grunde liegende Vorhaben wird mit mitteln des bundesministeriums für bildung und Forschung (bmbF) unter dem Förderkennzeichen 02Po2750ff. gefördert und vom Projektträger Karlsruhe (PTKA) betreut. die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt bei den Autoren.

Gesamtkoordinatoren der Innovationsallianz »Green Carbody Technologies« (InnoCaT):

Prof. matthias Putz dr. Albrecht stalmannTelefon +49 371 5397-1349 Telefon +49 5361 9-70762Fax +49 371 5397-6-1349 Fax +49 5361 [email protected] [email protected]

Koordinatoren Verbundvorhaben InnoCaT4 – Energie- und ressourceneffizienter Karosseriebau im Lebenszyklus:

marko Pfeifer reinhardt mielkeTelefon +49 371 5397-1411 Telefon +49 5361 9-27190Fax +49 371 5397-6-1411 Fax +49 5361 [email protected] [email protected]

Karlsruher Institut für Technologie (KIT)Projektträger Karlsruhe (PTKA)Produktion und Fertigungstechnologien (PTKA-PFT)Außenstelle dresden · Hallwachsstraße 3 · 01069 dresden

Ansprechpartner:dipl.-Ing. mischa LeistnerTelefon + 49 351 4633-1429 · Fax +49 351 [email protected]

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konsequent und kontinuierlich senken. Diese Strategie,

mit der wir unseren ökologischen Anspruch zukünftig

auch in der Produktion umsetzen, nennen wir übrigens

„Think. Blue. Factory.“.

nsere nächste Station, in der „Think. Blue. Factory.“

zum Tragen kommt, überfliegen wir nur schnell:

Rühme. Nie gehört? Sehr gut. Auch hier achten

die Mitarbeiter darauf, dass das Werk durch keinen

zu großen CO2-Fußabdruck auffällt. Einer von

ihnen hatte die Idee, LED-Technik in der Be-

leuchtung einzusetzen. Nur einer der Punkte,

durch die das Werk Braunschweig 2010 als erster

Produktionsstandort weltweit mit der DIN-

Norm EN 16001 für Energiemanagement ausge-

zeichnet wurde. Zu Recht!

eit, den Schub zu drosseln und

Emden in Ostfriesland anzusteuern.

Hier wurden nicht nur Karl Dall

und Otto Waalkes geboren, sondern

auch viele unserer besten Ideen. Dank 12

Windkrafträdern und 2300 Solarkollektoren auf

unserem Werksgelände werden nicht nur wir, sondern

auch die gesamte Region mit sauberem Strom versorgt.

Durch die Erhöhung des Anteils der aus Biomasse gewon-

nenen Wärme sparen wir zudem 89.000 Tonnen CO2 pro

Jahr ein. Energiewende made by Volkswagen.

uch die interessanteste Reise geht einmal vorbei. Und

bei dieser haben wir sogar eine ganze Menge CO2 gespart.

Sie wurde schließlich nur auf Papier angetreten. Wir wissen

eben: Das Sparpotential ist vielfältig und deswegen haben

wir uns hohe Ziele gesetzt. Nämlich in der Produktion die

CO2-Emissionen bis 2018 um 25 % und in der Energiever-

sorgung unserer Werke bis 2020 um 40 % zu reduzieren. Al-

les, damit Sie unsere Werke bald gar nicht mehr bemerken.

ielen Dank, dass Sie mit uns geflogen sind.

agt Ihnen Chattanooga etwas? Die Stadt in Tennessee,

USA? Nein? Das hat auch einen guten Grund. Aber den

erklären wir Ihnen am besten vor Ort. Schnallen Sie sich an

und bringen Sie Ihren Sitz in eine aufrechte Position, wir

befinden uns nämlich schon im Landeanflug.

nser erster Halt ist die Heimat eines unserer

effizientesten Volkswagenwerke. Durch ein neues

Verfahren in der Lackiererei spart die Fabrik Chat-

tanooga täglich rund 75.000 Liter Wasser! Und

genau deswegen merkt man von diesem Werk fast

nichts. Nicht nur für diese Maßnahme haben wir

den LEED Platinum Award erhalten. Das finden Sie

beeindruckend? Na, dann folgen Sie uns

doch jetzt mal nach Mexiko.

heck-in, Start, Tomaten-

saft, Landung. Willkommen

im Volkswagenwerk Puebla,

wo wir am Popocatépetl aktiv

etwas gegen den sinkenden

Grundwasserspiegel getan ha-

ben. Hier konnten wir durch das Pflanzen

von 420.000 Bäumen – in etwa der Baumbestand ganz

Berlins – und durch das Anlegen von 47.000 Sickerungs-

gruben eine intensivere Nutzung von Regenwasser erreichen

und die Region somit entlasten.

o sind wir denn nun gelandet? Im Südwesten Chinas,

in Chengdu. Damit Chengdu auch in Zukunft so unscheinbar

bleibt wie heute, setzt diese Fabrik zu 80 % auf Materialien

aus der Region. So werden durch lange Transportwege

entstehende Emissionen zuverlässig vermieden. Auch der

Energiebedarf wurde hier in den letzten zwei Jahren um

50 % reduziert.

ine spannende Reise bis hierher, stimmt’s? Und dabei

haben Sie gerade erst drei Standorte kennengelernt,

an denen wir in unseren Werken die Umweltbelastung

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