Fraunhofer-Gesellschaft

Publica

Hier finden Sie wissenschaftliche Publikationen aus den Fraunhofer-Instituten.

Präzisionsfertigung und -montage von Großbauteilen

Precision manufacturing and assembly of large components
 
: Schmitt, R.; Böttcher, C.; Hüttemann, G.; Janßen, M.; Kartarius, B.; Lewerenz, T.; Ottong, A.; Peterek, M.; Wehn, M.; Wurl, S.

Brecher, Christian ; TH Aachen -RWTH-, Werkzeugmaschinenlabor -WZL-; Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie -IPT-, Aachen:
Integrative Produktion : Industrie 4.0, Aachener Perspektiven. Tagungsband : Aachener Werkzeugmaschinenkolloquium AWK, 22. bis 23. Mai 2014, Aachen
Aachen: Shaker, 2014
ISBN: 978-3-8440-2586-6
pp.403-426
Aachener Werkzeugmaschinen-Kolloquium (AWK) <28, 2014, Aachen>
German
Conference Paper
Fraunhofer IPT ()

Abstract
Bei der industriellen Produktion von Großbauteilen stellen Toleranzen eine große Herausforderung dar, da Umgebungseinflüsse, die für kleinere Bauteile beherrschbar scheinen, bei der Produktion großer Bauteile deutlich stärker berücksichtigt werden müssen. Um trotz großer Bauteilabmessungen sehr enge Toleranzvorgaben einhalten zu können, werden für die Bereiche der Fertigung und Montage unterschiedliche Ansätze verfolgt. In der Fertigung haben Temperaturschwankungen in der Produktionsumgebung einen starken Einfluss auf die Bauteilgeometrie, die Unsicherheit der eingesetzten Messsysteme und die erzielbaren Toleranzen. In der Montage hingegen müssen insbesondere Bauteilverformungen auf Grund von Gravitation und Prozesskräften ausgeglichen werden. Die Herausforderung liegt darin, die Toleranzketten durch das gesamte Montagesystem und daraus resultierende Positionierfehler der Prozesswerkzeuge insbesondere durch den Einsatz von Messtechnik zu verkürzen. Die Kompensation von Umwelteinflüssen führt dazu, dass für eine automatisierte Prozesssteuerung große Datenmengen, z.B. aus Prozess-, Temperatur- und Bauteildaten, gesammelt und ausgewertet werden müssen. Auf dieser Basis können Modelle aufgestellt werden, mit denen die Wechselwirkungen zwischen Bauteil, Prozess und Produktionssystem beschrieben und Kompensationsstrategien erarbeitet werden können. Durch eine zunehmende Vernetzung der Produktionssysteme (als wesentlicher Bestandteil von "Industrie 4.0") entstehen sog. "Cyber Physical Production Systems", die eine intensivere Nutzung der anfallenden Produktionsdaten erlauben und neben neuen Maschinenfunktionalitäten auch eine umfassendere Unterstützung der Mitarbeiter während des Betriebes dieser neuartigen Produktionssysteme ermöglichen.

 

Complying with tolerance requirements during the industrial production of large components poses a major challenge. Environmental influences, which appear to be controllable for the production of small components, have a significant effect on the production of large components thus requiring strong consideration. To comply with narrow tolerance bands for large components, the areas of manufacturing and assembly follow different approaches. Manufacturing processes are heavily influenced by temperature fluctuations affecting the resulting part geometry, the uncertainty of the employed measurement devices and the achievable tolerances. Assembly processes of large components are influenced by gravity and process forces which results in the distortion of assembly parts and necessitates compensation. The challenge is the identification of positioning errors through the application of tolerance chain analysis of the assembly system. Metrology is one option to shorten these tolerance chains thus reducing the immanent positioning error. The compensation of environmental influences during automated process control requires large amounts of data regarding e.g. process parameters, temperature and part geometry. The accumulated data is used for the development of models which describe the interdependency of components, processes and the production system. Based on these models compensation strategies can be developed and evaluated. Ongoing interconnection of production systems (as an essential element of "Industry 4.0") leads to "cyber physical productions systems" which allow an intensive use of the acquired data and facilitate new machine functionalities as well as a better support of employees in the operation of these novel production systems.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-305816.html