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    White Paper »RESYST«. Resiliente Wertschöpfung in der produzierenden Industrie - innovativ, erfolgreich, krisenfest
    Ziel des White Papers zum Thema Resiliente Wertschöpfung ist es, die Ergebnisse aus dem Fraunhofer-Innovationsprogramm Resiliente Wertschöpfungssysteme (»RESYST«) einer breiten Öffentlichkeit aus Wirtschaft, Wissenschaft und Politik zugänglich zu machen. Im Lichte aktueller Erfahrungen aus der Corona-Pandemie, aber auch der Hochwasserkatastrophe greift das Innovationsprogramm die Anforderungen des Wirtschaftsstandorts Deutschland an resiliente und dynamische Wertschöpfungssysteme bei gleichbleibend hoher Produktivität und Individualisierung auf. Resilienz gegenüber Krisen und Störfällen aller Art entwickelt sich somit zum entscheidenden Wettbewerbsfaktor.
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    Technologie zur Herstellung vollkeramischer Fräswerkzeuge
    (Fraunhofer IPK, 2011)
    Bäcker, C.
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    Herrmann, M.
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    Hübert, C.
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    Koplin, C
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    Oberschmidt, D.
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    Uhlmann, E.
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    Renz, A.
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    Schulz, I.
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    Wacinski, M.
    Im InnoNet-Projekt "TechVolk" wurde die Entwicklung vollkeramischer Fräswerkzeuge ganzheitlich betrieben. Das Projekt war in fünf Arbeitspakte unterteilt, die sich den verschiedenen Fragestellungen beginnend von der Herstellung von keramischen Rohlingen bis zum Einsatz der Werkzeuge auf modernen Werkzeugmaschinen widmen. Als potenzielle Schneidstoffe wurden verschieden SiAlON und Whisker-Keramiken identifiziert und untersucht. Dabei wurde die Zusammensetzung der Werkstoffe bestimmt und charakteristische Kennwerte wie die Bruchzähigkeit und das Weibullmodul ermittelt. Neben der Herstellung von Rohlingen für die Werkzeuge wurde eine Gradierung von SiAlON-Keramiken vorgenommen. Es wurden dafür die Pulverbett-Methode sowie das Drucktempern in Stickstoffatmosphäre eingesetzt. Im Rahmen von Modellverschleißuntersuchungen konnten grundlegende Mechanismen der Kantendegradation beobachtet und analysiert werden. Bei der Entwicklung von Geometrien für die vollkeramischen Werkzeuge wurde ein iteratives Vorgehen gewählt. Es wurden ausgehend von sehr einfachen und robus ten Geometrien zunehmend komplexe Werkzeuge entwickelt, die hinsichtlich Zähnezahl und Drallwinkel kommerziell verfügbarer Hartmetallwerkzeuge übertreffen. Belastungssimulationen mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode wurden für den Optimierungsprozess genutzt. Die Gestaltung der Keilgeometrie wurde durch die Ergebnisse von Vorversuchen mit keramischen Wendeschneidplatten beeinflusst. Es wurden Stirn- und Umfangsfräswerkzeuge mit Durchmessern zwischen 20 und 2 Millimetern entwickelt. Der Schwerpunkt lag auf einem Umfangsfräser mit 8 Mil limeter Durchmesser. Im Rahmen der Untersuchungen zur Schleiftechnologie wurden grundlegende Untersuchungen zum Einfluss der Schleifwerkzeuge, Schleifparameter und der Schleifstrategie auf die Festigkeit von keramischen Biegebruchproben angestellt. Die darauf aufbauenden technologischen Untersuchungen zum Werkzeugschleifprozess beinhalteten die Analyse der Zusammenhänge zwischen Prozessführung und Arbeitsergebnis. Darüber hinaus wurde der Abrichtprozess optimiert und die Eingriffsbedingungen bei dem Spannutschleifen simuliert. Die entwickelten Werkzeuggeometrien und Bearbeitungsstrategien wurden einer technologisch-wirtschaftlichen Betrachtung unterzogen. Dafür wurde ein direkter Vergleich von Hartmetall- und Keramikwerkzeugen durchgeführt, in dem die unterschiedlichen Leistungsfähigkeiten herausgearbeitet werden konnten. Bei gleichem Standvolumen konnte für keramische Werkzeuge mit vier Millimetern Durchmesser das Zeitspanungsvolumen um den Faktor Acht gesteigert werden. Darüber hinaus wurden das Verschleißverhalten von ausgereiften Werkzeuggeometrien für verschiedenen Werkstückwerkstoffe und Schnittgeschwindigkeiten bis 1.400 m/min untersucht.
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    Automatisiertes Vorbehandeln vor dem Lackieren und Kleben mit CO2-Schneestrahlen
    (Fraunhofer IPK, 2009)
    Krieg, M.C.
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    Bilz, M.
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    Buchbach, S.
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    Tomow, C.
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    Chaves, H.
    Der vorliegende gemeinsame Abschlussbericht des Verbundvorhabens 16IN0497 und 16IN0459 dokumentiert Zielstellungen, Entwicklungsschritte und Ergebnisse des Projektes 'Automatisiertes Vorbehandeln vor dem Lackieren und Kleben mittels CO2-Schneestrahlen'. Kunststoffe müssen vor Prozessschritten wie Kleben und Lackieren vorbehandelt werden. Bisher wird die Vorbehandlung im Allgemeinen mit wässrigen oder lösemittelbasierten Reinigungsverfahren (Powerwash) oder bei einigen Kunststoffen durch Beflammung, Plasmabehandlung oder Fluorierung durchgeführt. Das CO2-Schneestrahlen stellt aufgrund seiner verfahrensspezifischen Vorteile eine Alternative dar. Das CO2-Schneestrahlen zur Vorbehandlung vor einem Lackierprozess wurde bisher nur im Labormaßstab oder empirisch untersucht worden. Die erarbeiteten Forschungsergebnisse können als erfolgreich gewertet werden. Diese können in folgenden Schwerpunkten zusammen gefasst werden: Bereitstellung eines numerischen Strömungsmodelles, mit welchem die Simulation eines mit CO2-Partikeln beladenen Strahls durch unterschiedliche Düsengeometrien möglich ist. Bereitstellung von optimalen Strahlparametern zu Abreinigung unterschiedlicher Verunreinigung und Vorbehandlung unterschiedlicher Kunststoffsubstrate, auch an gealterten Kunststoffen Empfehlungen für die Kommissionierung des Strahlmittels und Entwicklung einer automatisierten Absaugung Erfolgreiche Anpassung eines Oberflächenmessverfahrens für die inline-Kontrolle der Vorbehandlung von Kunststoffoberflächen vor dem Lackieren. Die Projektergebnisse zeigen, dass der automatisierte Einsatz der CO2-Schneestrahlreinigung direkt in Lackieranlagen möglich ist und sich durch eine höhere Wirtschaftlichkeit im Vergleich zum Powerwash auszeichnet.
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    Adaption berührungslos induzierter Strukturbildungen mit Nanopartikeln für die Mikro-Nano-AVT
    (Fraunhofer IZM, 2008)
    Fiedler, S.
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    Braun, T.
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    Bauer, J.
    Teilprojekte: DubNanoAVT - Dielektrophorese und Ultraschall zur berührungslosen Montage von Nanodrähten für die AVT. NanoMag - Skalierbare berührungslose Komponenten-Montage durch Einsatz magnetischer Wirkprinzipien. NanoMoist - Nanopartikel gefüllte Polymere mit verbesserten Diffusionsbarrieren für die Aufbau- und Verbindungstechnik. Abstract: Als entscheidendes Ergebnis des Teilprojekts DubNanoAVT lässt sich die Aussage treffen, dass mikroskalige Objekte nach der Art metallischer Nanodrähte und Partikel, z.B. Quantenpunkte, berührungslos und damit zerstörungsfrei mit der erarbeiteten Methodenkombinationen von Dielektrophorese und stehenden Ultraschallwellen manipuliert und geordnet miteinander assembliert sowie nachfolgend auf einem, gegebenenfalls in Druckverfahren speziell präparierten Substrat assembliert werden können. Im Teilprojekt NanoMag wurden die Grundlagen zur Generierung ausreichend starker magnetischer Felder mit einer Auflösung im Submillimeterbereich erarbeitet sowie auf die Feldgeometrie abgestimmte Muster/Strukturen zur magnetischen Bauteilmarkierung entwickelt. Des Weiteren erfolgte die Entwicklung von Materialien und Verfahren zur Markierung von Bauteilen mit magnetisch funktionalen Strukturen in der erforderlichen Auflösung und der Möglichkeit der Integration in den Fertigungsprozess der Chipherstellung. Der entwickelte Technologieansatz wurde so konzipiert, dass eine nahtlose Integration in etablierte Prozesse der Leiterplatten- und Chipfertigung ermöglicht wird. Im Rahmen des Teilprojekts NanoMoist wurde gezeigt, dass durch Verwendung kleiner Mengen nanoskaliger Schichtsilikat-Füllstoffpartikel in Epoxidharzen die Feuchteaufnahme und/oder Feuchtediffusion positiv beeinflusst werden können. Im Rahmen grundlegender Untersuchungen wurde die Verträglichkeit nanoskaliger Bentonite mit mikroskaligen SiO2? Standardfüllstoffen bezüglich Misch- und Verarbeitbarkeit gezeigt. Zur Bestimmung von Feuchteaufnahme und Diffusion wurden unterschiedliche Messverfahren eingesetzt, wobei ein für die Mikroelektronikverkapselung sehr anwendungsnahes Verfahren entwickelt wurde.