Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

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  • Publication
    Sichere Schnittstelle "Sichtscheibe - Umhausung"""
    ( 2012)
    Uhlmann, E.
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    Duchstein, B.
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    Meister, F.
  • Publication
    Höhere Energieproduktivität von Werkzeugmaschinen
    ( 2012)
    Uhlmann, E.
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    Duchstein, B.
    ;
    Arnold, L.
  • Publication
    Sicherheit an Werkzeugmaschinen. Die Bedeutung trennender Schutzeinrichtungen für die Risikoreduktion an Werkzeugmaschinen
    ( 2012)
    Uhlmann, E.
    ;
    Bell, T.
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    Duchstein, B.
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    Meister, F.
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    Mewis, J.
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    Mödden, H.
  • Publication
    Innovative Konzepte zur Druckentlastung mit integriertem Flammenschutz an Werkzeugmaschinen
    ( 2012)
    Bold, J.
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    Duchstein, B.
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    Mewis, J.
    ;
    Ziefle, A.
    ;
    Karrasch, I.
    ;
    Neumann, T.
  • Publication
    Kunststoffeinsatz - Gefahr oder Segen?
    ( 2011)
    Uhlmann, E.
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    Duchstein, B.
    Maschinensicherheitsfenster aus Polycarbonat (PC) in Werkzeugmaschinen sind seit dem Aufkommen der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung nicht mehr wegzudenken. Die Attraktivität dieses Werkstoffs liegt vor allem in der hohen Duktilität und dem daraus resultierenden hohen Durchdringungswiderstand. Im betrieblichen Produktionsprozess mit Einsatz von Kühlschmierstoffen tritt jedoch Alterung auf, die bisher noch nicht ausreichend erforscht wurde.
  • Publication
    Höhere Wandstärke = Höhere Sicherheit?
    ( 2011)
    Uhlmann, E.
    ;
    Duchstein, B.
    Mit der Einführung der spanenden Hochgeschwindigkeitsbearbeitung an Werkzeugmaschinen sind die Anforderungen an die Sicherheitstechnik gestiegen. Das betrifft insbesondere den spezifischen Durchdringungswiderstand von trennenden Schutzeinrichtungen gegen aufprallende Werkstück-, Werkzeug- oder Maschinenteile. Eine höhere Stärke von Wandelementen oder Sicherheitsfenstern verheißt aber nicht automatisch einen besseren Schutz für den Maschinenbediener. Welches Phänomen dahinter steht und wie es gelöst werden kann, untersuchen Wissenschaftler am IWF der TU Berlin.
  • Publication
    Austenitic stainless steel for separating safeguards
    ( 2011)
    Uhlmann, E.
    ;
    Duchstein, B.
    Austenitic stainless steels have a high potential for the use in separating safeguards of machine tools based on the TRIP (Transformation Induced Plasticity) effect. The problem with these materials is the high variance of the alloy composition. Therefore, the specific penetration resistance W D,spec varies significantly. The presented research analyses the impact of material specific parameters on the specific penetration resistance W D,spec and the FEA simulation of impact tests. The result of the project is the knowledge of the penetration resistance and hence the security (factor of safety) against penetration.
  • Publication
    FEM-Aufprallsimulation für gealtertes Polycarbonat
    ( 2011)
    Uhlmann, E.
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    Duchstein, B.
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    Hamann, A.
    Polycarbonat (PC) ist der aktuell am weitesten verbreitete Werkstoff für Maschinensicherheitsfenster. Nachteilig ist jedoch die Alterung infolge der Einwirkung von Kühlschmierstoffen. Dieser Fachartikel beschreibt den Einfluss einer realitätsnahen Alterung der PC-Sichtscheiben auf die Werkstoffcharakteristika und den spezifischen Durchdringungswiderstand WD,spez sowie die Integration der Werkstoffcharakteristika in die FEM (Finite-Elemente-Methode)-Aufprallsimulation. Des Weiteren wird die Eignung der FEM-Aufprallsimulation für das Ermitteln des alterungsabhängigen Rückgangs der Rückhaltefähigkeit untersucht.
  • Publication
    Umhausungen ortsfester Schleifmaschinen
    ( 2011)
    Uhlmann, E.
    ;
    Duchstein, B.
    Im Rahmen des Forschungsvorhabens ""Umhausungen ortsfester Schleifmaschinen"" wird als Hauptziel die Entwicklung eines reproduzierbaren Prüfverfahrens und die Erstellung eines Konstruktionskatalogs für ortsfeste Schleifmaschinen in Abhängigkeit der verwendeten Schleifkörper in Anlehnung an die EN ISO 23125 angestrebt. Dadurch ist es möglich, eine sicherheitstechnisch und ökonomisch sinnvolle Dimensionierung trennender Schutzeinrichtungen zu erreichen.
  • Publication
    Trennung leicht gemacht
    ( 2009)
    Duchstein, B.
    Eine sicherheitsrelevante Komponente von Werkzeugmaschinen ist die trennende Schutzeinrichtung. Das Prüfverfahren zur Ermittlung des Durchdringungswiderstandes trennender Schutzeinrichtungen wird in DIN EN12415 und DIN EN 12417 beschrieben. Dieses Verfahren wird am IWF (Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb) der TU Berlin, (DE), angewandt. Am IWF werden Aufprallsimulationen mit der Finite-Elemente-Methode entwickelt. Herkömmliche Schutzeinrichtungen begegnen den aktuellen Sicherheitsanforderungen mit steigender Materialstärke und höherem Gewicht. Die einfachsten Leichtbaulösungen dagegen substituieren Stahl durch alternative Werkstoffe. Metastabile austenitische Edelstahle bieten aufgrund ihrer hohen verformungsinduzierten Verfestigung einen sehr guten Lösungsansatz. So zeigten stichprobenartige Aufprallprüfungen nach DIN EN 12417,dass 1.4301 (X5CrNi 18-10) bei 200 m/s Prüfgeschwindigkeit und einer Materialdicke von 4 mm den gleichen Durchdringungswiderstand hat wie 8 mm starker S235JR-Stahl. Vergleicht man bei der Prüfung der Widerstandsklasse C (DIN EN 12415) den spezifischen Durchdringungswiderstand eines Stahlblechs von 5 mm Dicke mit dem eines ebenso dicken 1.4301-Blech, ist der Wert des Edelstahls um 44 % höher (11520 Nm zu 8000 Nm). Allerdings ist der Durchdringungswiderstand von Edelstählen stark von der Legierungszusammensetzung abhängig. Trotz der höheren Anfangsinvestition von Edelstahl-Lösungen ist ein positiver wirtschaftlicher Effekt gegeben, wie das Beispiel der Maschinenschutztür zeigt. Ab einer kritischen Zahl des fertigungsbedingten Türöffnens und -schließens führt hier ein Einsatz der schnelleren Edelstahl-Lösung zu Gewinn. Nachgewiesen wurde die Wirtschaftlichkeit einer >schnellen Tür<, die als Stahlblech-Aramidfaser-Sandwich konzipiert war, in einem Kooperationsprojekt der Firmen Nico, Langer & Laumann Ingenieur Büro, Iwam und dem IWF. Derzeit untersucht das IWF in einem Verbundprojekt mit dem IEHK (Institut für Eisenhüttenkunde) der RWTH Aachen, (DE), die innere Struktur und die Legierungszusammensetzung austenitischer Edelstähle und deren Einfluss auf den Durchdringungswiderstand. Momentan werden dafür FE-Modelle zur Simulation des Impaktverhaltens austenitischer Edelstahle erstellt. Aus dem ermittelten Deformations- und Versagensmodell wird dann eine sogenannte >User-spezifische Materialroutine< (UMAT) entwickelt. Nach ihrer Implementierung sollen abschließende Aufprallprüfungen der Verifizierung und Optimierung des Simulationsmodells dienen.