Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

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Nachhaltige Reinigung und Präparation

2024 , Uhlmann, Eckart , Polte, Julian , Burgdorf, Philipp , Reder, Waldemar

In der Fertigungstechnik lautet aktuell die Devise, innovative Wege für mehr Nachhaltigkeit zu entdecken. Für industrielle Reinigungsprozesse ist das CO2-Strahlen auf dem Vormarsch - im Beitrag wird beschrieben, warum.

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Cooling Capacity of Oil-in-Water Emulsion under wet Machining Conditions

2023 , Nabbout, Kaissar , Sommerfeld, Martin , Barth, Enrico , Uhlmann, Eckart , Bock-Marbach, Benjamin , Kuhnert, Jörg

Many industrial machining operations are carried out under wet machining conditions. Modelling and simulating fluid-structure-interactions and conjugate heat transfer are still a challenge nowadays. In this paper, temperature dependent heat transfer coefficients (HTC) h(T) are experimentally estimated for wet machining-like conditions in a jet cooling experiment. The transient temperature is thereby used to solve an Inverse Heat Transfer Problem for HTC function estimation. Determined HTC are applied as input in related jet cooling simulation using the Finite-Pointset-Method (FPM) to validate the modeling approach. Additionally, wet cutting simulations numerically highlight the influence of determined HTC h(T) on turning.

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Edge Computing Software für den Zerspanungsprozess

2023 , Uhlmann, Eckart , Hocke, Toni , Heper, Martin , Polte, Mitchel

In aktuellen Forschungsprojekten entwickeln Forscher des Instituts für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb (IWF) Open-Source-Software für Edge Devices. Für die Auslegung der Fertigungsprozesse wird neben den ingenieurwissenschaftlichen Themen auch exemplarisch die Auslegung einer entwickelten Auswerteelektronik inklusive der Softwarebereitstellung adressiert. Der interdisziplinäre Ansatz, einschließlich der Softwarebereitstellung, wird exemplarisch an einem DFG-Projekt zur Prozessüberwachung bei der Ultrapräzisionsdrehbearbeitung diskutiert.

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Deliberate Surface Treatment of Zirconium Dioxide with Abrasive Brushing Tools

2022 , Hoyer, Anton , Uhlmann, Eckart

Brushing with bonded abrasives is a flexible finishing process used to reduce the roughness of technical surfaces. Although industrially widespread, especially for the finishing of metallic surfaces, insufficient knowledge of the motion, the material removal, and the wear behavior of the abrasive filaments complicates predictions of the work result. In particular, the reliable finishing of ceramics with bonded diamond grains proves difficult due to increased material removal rates, quickly leading to undesirable changes in the workpiece geometry. Based on technological investigations with abrasive brushing tools, this article provides insights into the surface finishing of zirconium dioxide with a focus on finding compromises between reduction in the surface roughness and alteration of the workpiece shape.

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Additive Manufacturing enabling advanced tool, die and mold making. Market and technology report 2022

2024 , Uhlmann, Eckart , Polte, Julian , Domingos, David Carlos , Neuwald, Tobias , Fasselt, Janek Maria , Reis de Ascencao, Gustavo , Baumgarten, Jeannette

This international market and technology report is part of the activities of Fraunhofer IPK within FERA and presents a state of the art assessment regarding the adoption of Additive Manufacturing in industrial applications for tools, dies molds in Brazil and Germany.

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Smarte Überwachung elektrischer Großantriebe

2023 , Geisert, Claudio , Polte, Julian , Uhlmann, Eckart , Rauch, Hartmut , Brach, Karsten

Die Nutzung von Digitalisierungstechnologien im Kontext von Industrie 4.0 bietet insbesondere für den gesamten Bereich der Wartung und Instandhaltung von elektrischen Großantrieben großes Potenzial zur Schaffung innovativer Serviceangebote. Durch erweiterte Sensorik im elektrischen Antrieb und Intelligenz in der Verarbeitung und Analyse von Daten im Betrieb von Anlagen, kann eine vorausschauende Instandhaltungsstrategie eingeführt werden, die eine höhere Verfügbarkeit der Anlagen ermöglicht und gleichzeitig den Aufwand für Instandhaltungseinsätze reduziert. Um diese Potenziale im Servicegeschäft elektrischer Großantriebe zu erschließen, wird in diesem Beitrag ein hypothesengetriebener Ansatz zur Zustandsüberwachung beschrieben.

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Echtzeit-Energieüberwachung in der Funkenerosion

2023 , Uhlmann, Eckart , Polte, Mitchel , Yabroudi, Sami , Thißen, Kai , Penske, Wilhelm

Ein großes Optimierungspotenzial der Funkenerosion liegt in den Energien der einzelnen Entladungen verborgen. Eine vektorielle Bestimmung der Entladedauern und die darauf basierende Energieberechnung sowie Klassifizierung erlauben es, die Entladeenergien, Entladungsarten und -dauern in Echtzeit zu überwachen und zu analysieren. Möglich wird dies durch ein Multiprocessing-Erzeuger-Verbraucher-Schema, welches überdies eine Visualisierung und Auswertung der Messdaten erlaubt.

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Semi-automatic process control for efficient refurbishment of turbine blades

2023-06-16 , Uhlmann, Eckart , Polte, Julian , Mühlich, Christopher , Mönchinger, Stephan , Ebrahimi, Puya

The refurbishment of turbine blades requires the precise removal of damaged surface coatings. In manufacturing companies, this usually involves time-consuming activities such as detecting residual coatings and adapting process settings to varying turbine blade geometries. The use of automated systems therefore opens up opportunities to improve the efficiency of turbine blade refurbishment processes by replacing manual tasks. This paper presents an conceptual approach for a semi-automatic decoating process of turbine blades that integrates abrasive blasting technology into a closed loop process control system. The experimental setup consists of a robot for guiding the turbine blade in a blast machine and a nozzle system for local removal of residual coatings using abrasive material. Based on image processing the residual coatings of a turbine blade are labeled by a neural network and mapped to a 3D model of the turbine blade, which is used by a software control system to coordinate the decoating process. Using a prototype setup this paper investigates the applicability of the proposed approach and evaluates its feasibility.

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Enabling of Automatically Generation of Cutting Paths for Three-Dimensional Pre-Contouring with Waterjet Trimming

2023 , Reder, Waldemar , Uhlmann, Eckart

Abrasive Water Injector Jet Cutting (AWIJC) is a flexible machining process for manufacturing high-performance materials, such as titan-and nickel-base-alloys. Due to the low ductility and thermal conductivity of these materials, conventional machining is struggling with high tool costs and wear. The tool wear in AWIJC is independent of the machined material, and the process has the potential to provide a cost-efficient solution in machining high-performance materials. Trimming, a near-net-shape pre-contouring with multi-stage AWIJC, requires a detailed knowledge of cutting paths for all steps in advance. In order to enable a geometrical flexible manufacturing process, an automatically cutting path generation is necessary. This article presents an application developed with NX Open using Visual Basic. The application TrimCAD is able to provide all necessary geometries for trimming based on the geometries of initial and finished parts. Furthermore, it is possible to adjust the number of cuts and the degree of pre-contouring. All geometries are automatically exported as a standardized three-dimensional STEP-file. The STEP-geometries can be processed to the CAM-processor of the waterjet machine. TrimCAD is an innovative possibility to machine three-dimensional parts made of high-performance materials.

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Patent

Vorrichtung zum Beaufschlagen einer magnetorheologischen Flüssigkeit mit einem Magnetfeld, System und Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks mittels der magnetorheologischen Flüssigkeit

2022-03-17 , Streckenbach, Jan , Kuche, Yves , Polte, Julian , Hegger, Chritian , Lahoda, Christian , Schreiner, Valentin , Uhlmann, Eckart , Maas, Jürgen , Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Beaufschlagen einer magnetorheologischen Flüssigkeit mit einem Magnetfeld, umfassend einen Behälter zum Aufnehmen einer magnetorheologischen Flüssigkeit, aufweisend eine vorzugsweise nach oben gerichtete Öffnung zum zumindest teilweisen Eintauchen des Werkstücks und/oder Werkzeugs in die magnetorheologische Flüssigkeit, zumindest einen an dem Behälter angeordneten Elektromagneten zum Anlegen eines Magnetfeldes an den Behälter, wobei der Elektromagnet einen magnetischen Leiter und eine um den Leiter gewickelte Spule umfasst und eine mit der Spule elektrisch verbundene Stromquelle. Ferner betrifft die Erfindung ein System und ein Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks und/oder Werkzeugs mittels der magnetorheologischen Flüssigkeit.

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