Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

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  • Publication
    Laserstrahlhybridschweissen von Türmen für Windkraftanlagen - Ökonomische und ökologische Vorteile
    ( 2023-12-19)
    Üstündag, Ömer
    ;
    Bakir, Nasim
    ;
    Brunner-Schwer, Christian
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    Knöfel, Frieder
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    Gook, Sergej
    ;
    Gumenyuk, Andrey
    ;
    Rethmeier, Michael
    Das Laserstrahlhybridschweißen ist beim Schweißen von Türmen für Windkraftanlagen eine Alternative zum Unterpulver schweißen von Dickblechen in Mehrlagentechnik und bietet hier ökonomische und ökologische Vorteile. Der industrielle Einsatz des Verfahrens ist jedoch durch prozessspezifische Herausforderungen eingeschränkt. Die im Beitrag beschriebene kontaktlose elektromagnetische Badstütze dient zur Erweiterung des Verfahrenspotenzials im Dickblechbereich >15 mm.
  • Publication
    The Digital Twin for Operations, Maintenance, Repair and Overhaul
    ( 2023)
    Lünnemann, Pascal
    ;
    Fresemann, Carina
    ;
    Richter, Friederike
    Looking at digital twins in terms of their information sets (master and shadow models), a significant part of the shadow models is created in the context of product life. Digital twins must be designed accordingly, focusing on their dedicated added value or business model. This concerns not only the information and data models, but also the communication technologies, processing routes and interaction mechanisms used. With appropriately designed digital twins, product life becomes a source of knowledge for optimizing or tracking product systems. MRO processes play a special role in this. Here, the digital twin becomes a monitoring system, information source, process manager or information sink through suitable functions and thus a potential knowledge repository.
  • Publication
    Progress for Life Cycle Sustainability Assessment by Means of Digital Lifecycle Twins - A Taxonomy
    ( 2021)
    Riedelsheimer, Theresa
    ;
    Neugebauer, Sabrina
    ;
    Lindow, Kai
    To understand and optimize the impact of a product along its lifecycle, the consideration of social, economic and environmental factors is of increasing interest for customers and regulating institutions. In this context, Life Cycle Sustainability Assessment (LCSA) is used to monitor and understand the trade-offs of the three sustainability dimensions. Today, LCSA still faces major challenges, such as availability, actuality and validity of data or consistent and appropriate measures to support Design for Sustainability. New technological innovations may support the enhancement of the methodology. In the background of a digitized product and service lifecycle, especially Industry 4.0 technologies, Digital Twins and the integration of Artificial Intelligence may solve data and feedback challenges through new ways of data collection, transfer, validation and intelligent analysis. This paper aims at exploring this potential of new technological innovations for an enhanced LCSA of capital goods and durable consumer goods as well as related services and proposes a taxonomy. Therefore, a literature review to identify existing digital solutions and research gaps is established. For the identified gaps, a new concept, the Digital Lifecycle Twin for LCSA is presented. The authors address both, the positive but also the negative implications put on the LCSA framework from a sustainability perspective. Ultimately, these findings will contribute to the enhancement of the LCSA methodology as well as to the design of a support system to enable environmentally and socially sound design of products and services.
  • Publication
    Handlungsempfehlungen
    ( 2020)
    Schneider, Benjamin
    ;
    Kayser, Marco
    ;
    Gelec, Erdem
    ;
    Schweizer, Hartmut
    ;
    Knothe, Thomas
    Im vorliegenden Kapitel werden die Anforderungen an die Umsetzung einer Industrie-4.0-Maßnahme aus KMU-Sicht betrachtet. Hierzu wird zunächst ein Leitfaden eingeführt, der Anwendern in KMU als Orientierungshilfe bei Umsetzungsvorhaben dient. Der Leitfaden untergliedert sich in die Dimensionen Mensch, Technik und Organisation und deckt alle aufeinanderfolgenden Phasen einer Umsetzung ab. Die Phasen umfassen: 1) Anwendungsfall ausarbeiten - Anforderungen klären, 2) Detaillierung - Voraussetzungen schaffen sowie 3) Umsetzung/Pilotierung - Pilotbetrieb. Des Weiteren wird sowohl für die Erweiterung und Umstrukturierung als auch für die Neueinführung von Software und Hardware empfohlen, aktuelle Standards zu verwenden und die Kompatibilität des Bestandes zu berücksichtigen. Zudem sollte die Kompatibilität nach oben und unten (ERP und SCADA) und horizontal in allen Unternehmensebenen gegeben sein. Im Allgemeinen wird KMU u. a. geraten, zuerst ihre Prozesse zu klären und zu stabilisieren sowie ihre neuen Rollenbilder zu klären. Des Weiteren sollten sie selbst Kompetenzen aufbauen, dabei jedoch nicht spezifische Kompetenzen am Markt unterschätzen. Zudem sollten sie nicht auf Standards warten und deren Qualität überschätzen.
  • Publication
    Einordnung
    ( 2020)
    Hirsch-Kreinsen, Hartmut
    ;
    Schumann, Monique
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    Scholz, Julia-Anne
    ;
    Batzer, Jan
    ;
    Gering, Patrick
  • Publication
    JUMP Planner
    ( 2020)
    Rimmelspacher, Sven O.
    ;
    Gering, Patrick
    ;
    Lemcke, Anne
    ;
    Schneider, Benjamin
    Dieses Kapitel fokussiert den JUMP Planner, der den Meister befähigen soll, unabhängiger zu arbeiten, schneller reagieren und vor allem besser Entscheidungen treffen zu können. Er wurde konzipiert, um die Zusammenstellung von Daten systematisch, einfach und immer in derselben Art und Weise erfassen und bearbeiten zu können. Der JUMP Planner basiert auf der Grundidee, dass alle diese Daten in einer hierarchischen Anordnung intuitiv hinzugefügt und verwaltet werden können. Der Planner wird unterteilt in zwei Bereiche: den ProzessDesigner und den ProduktDesigner. Beide sind gleich aufgebaut, d. h., zu einem Prozessschritt oder einem Produkt werden die jeweils benötigten Parametergruppen definiert und dann innerhalb dieser Parametergruppen die relevanten Parameter hinzugefügt und beschrieben.
  • Publication
    Kooperation und Kollaboration mit Schwerlastrobotern - Sicherheit, Perspektive und Anwendungen
    ( 2020)
    Surdilovic, Dragoljub
    ;
    Bastidas Cruz, Arturo
    ;
    Haninger, Kevin
    ;
    Heyne, Philipp
    Kollaborative Roboter mit hoher Nutzlast stehen vor Herausforderungen beim mechatronischen Design und der Definition von Rollen zwischen Mensch und Roboter. Die ersten in zahlreichen Forschungsprojekten entwickelten Prototypen der kollaborativen Schwerlastroboter haben gezeigt, dass solche Roboter dem Menschen bei der Handhabung von Schwerlasten enorm helfen, und ihn dadurch vor gesundheitsschädlichen Arbeitsbelastungen schützen. Durch leistungsstarke Sensorik und fortgeschrittene Steuerungstechnik wird diese Aufgabe machbar. Dabei ist es auch möglich, die strengen Bedingungen der Sicherheitsstandards, wie bei kleinen Robotern, zu erfüllen und Sicherheit der Menschen trotz höherer Trägheit des Roboters und höherer Lasten zu gewährleisten. In diesem Beitrag werden diese Herausforderungen im Kontext mehrerer Taxonomien der Mensch-Roboter-Kollaboration und industrieller Anwendungen analysiert und erklärt.