Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

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  • Publication
    Automatisierte Optimierung der Energieeffizienz verschalteter Anlagen durch steuernden Eingriff
    (Fraunhofer Verlag, 2023)
    Thiele, Gregor
    Industrielle Kälteanlagen bestehen aus verschiedenen Komponenten wie Kühltürmen, Kältemaschinen und Wasserkreisläufen. Über Leitsysteme lassen sich Variablen wie Drücke und Temperaturen einstellen. Die Komponenten einzeln energieeffizient zu fahren, führt nicht zum optimalen Betrieb der gesamten Anlage. Die zunehmende Vernetzung von Maschinen und Anlagen ermöglicht eine übergeordnete Orchestrierung der Teilsysteme, die neue Optimierungsaufgaben mit sich bringt. Mit OptTopo stellt dieses Buch einen Algorithmus vor, der auf Basis verschiedenartiger Modelle der Komponenten die effizientesten Werte für das Gesamtsystem berechnet. Die Berücksichtigung der Topologie verschalteter Systeme birgt Potenziale, das Optimierungsproblem zu reduzieren. Die Untersuchung weist die Machbarkeit des Ansatzes nach und zeigt auf, dass im Gegensatz zu konventionellen Ansätzen nach einmaliger Initialisierung beliebig viele Anforderungen ohne erneute Berechnung bedient werden können.
  • Publication
    Ganzheitliche Regelung der Energieeffizienz
    ( 2016)
    Heimann, Oliver
    ;
    Thiele, Gregor
    Im Rahmen des beschriebenen Projekts werden neue Ansätze zur mitlaufenden Energieeffizienzoptimierung industrieller Anlagen erforscht. Hierzu entsteht ein flexibles Modell zur Anlagenbeschreibung. Modellbildung und Adaption sind hierbei für einfache Übertragbarkeit möglichst unabhängig vom A-Priori-Wissen zu gestalten. Verschiedene Modellvarianten und Optimierungsverfahren werden im eigens entwickelten Framework evaluiert und vor dem Hintergrund der Energieeffizienz-Kennzahlen diskutiert.
  • Publication
    Produktivitätssteigerung bei der Endbearbeitung durch Hartdrehen
    ( 2011)
    Uhlmann, E.
    ;
    Ivanov, I.M.
    Aufgrund der hohen thematischen und mechanischen Beanspruchung der im Maschinenbau und der Antriebstechnik eingesetzten Stahlbauteile ist die Härtung des Werkstückwerkstoffs erforderlich. Im Anschluss an die Härtung ist die Endkontur der Bauteile durch spanende Schlichtbearbeitung zu schaffen. Wegen der geringen Bearbeitungszeit, der hohen Flexibilität bei geometrisch komplexen Werkstücken und der Trockenbearbeitung erweist sich Hartdrehen als eine wirtschaftliche Alternative zu den Schleifverfahren. Im vorliegenden Artikel werden die Ergebnisse der Messungen der Zerspankraftkomponenten bei Variation der maschinenseitigen Stellgrößen vorgestellt. Die bei höherem Spanungsquerschnitt vorliegende Entfestigung der martensitischen Phase der Versuchswerkstücke ermöglicht eine Anpassung der Masch inenstellgrößen und der Werkzeuggeometrie, wodurch größere Zerspanungsvolumina mit geringem Anstieg des Leistungsbedarfs erreicht werden können.
  • Publication
    Optimierung von Röntgenprojektionsrichtungen für die winkelbeschränkte Tomographie
    ( 2010)
    Stopp, F.
    ;
    Winne, C.
    ;
    Käseberg, M.
    ;
    Keeve, E.
  • Publication
    Optimizing the feed velocity of NC-tool paths
    ( 2007)
    Uhlmann, E.
    ;
    Mattes, A.
    In recent years various simulation tools with which the feed velocity can be optimized have been developed for an efficient milling of complex components. Hitherto, the material removal rate has been calculated and the respective commands in the NC-program have been adapted. Further approaches include the mechanical tool load which is determined analytically. Equally, the material removal rate has a significant influence on the thermal tool load. This paper describes an approach with which both the mechanical as well as the thermal load is calculated for a given NC-tool path. If a certain value is overstepped, the feed velocity is reduced respectively. As a result the feed velocity is optimally adjusted to the engagement conditions. In addition, the calculation of the wear is carried out. In cutting experiments with Ck45 and Inconef718 it was possible to reduce the primary processing time significantly. Furthermore, regarding Ck45 it was possible to predict the wear with a small fault tolerance. Concerning that NC-speed already assures a maximum economy of time for machining of 20 % compared to a not optimized NC-Code, this clarifies the achieved results. Against this background it seems not negative at all, that the tool wear is not reduced through the integration of technology inside the optimization, Furthermore it has to be stated positively that the tool wear does not rise despite the significant decreased machining time. Another objective of the cutting experiment was the verification of the calculated tool wear with the measured one. It may declared, that the results are in good agreement for the fourth and the fifth section of the cutting edge. However, generally the cutting experiment shows that a prediction of the tool wear is possible with a sufficient accuracy for deciding if a tool change is necessary or not. Thus the achieved benefit may help to improve the process reliability and reduce the tool costs. Entnommen aus TEMA
  • Publication
    Laser processing of ultra-hard cutting materials
    ( 2007)
    Uhlmann, E.
    ;
    Mattes, A.
    Ultra-hard cutting materials such as polycristalline diamond with binder phase (PCD) as well as CVD diamond are currently used in all areas of industrial production. Often the hardness of these cutting materials is necessary to enable the machining of advanced materials which are difficult to cut. The objective of the project presented in the paper is to make efficient techniques for processing ultra-hard cutting materials available by developing and applying an economical and environmentally friendly laser technology. The focus of the project lies on examining the interrelation between the laser beam and the cutting material in order to establish the technological basics of the laser processing of ultra-hard cutting materials. In addition, the defined processing of the surfaces and the edges of the tools shall optimize the tool characteristics. Based on the data gathered in these investigations, tools made from ultra-hard cutting materials are processed for cutting experiments. On the basis of the final cutting experiments the laser processing undertaken is evaluated. Entnommen aus TEMA
  • Publication
    Beitrag zur simulationsgestützten Planung von Demontagefabriken für Elektro- und Elektronikaltgeräte
    (Fraunhofer IRB Verlag, 2006)
    Ciupek, M.
    ;
    Seliger, G.
    Ein weltweiter Wohlstandszuwachs erfordert infolge begrenzter Ressourcen sowie wachsender Bedürfnisse einer zunehmenden Bevölkerung den Übergang von der Quellen-Senken-Wirtschaft hin zur Kreislaufwirtschaft. Effiziente Kreislaufwirtschaftsysteme erfordern eine enge Kooperation unterschiedlicher Akteure, angefangen bei Zulieferern und Produzenten über den Distributor und Handel bis hin zum Letztnutzer und den Akteuren der Nachnutzungsphase, wie Re-Distributor, Demonteur und Re-Monteur. Die Steigerung der Nutzenproduktivität von Ressourcen wird hierbei als zentrales Ziel angesehen. Für die wirtschaftliche Demontage, als wichtiger Bestandteil einer Kreislaufwirtschaft, wird ein simulationsgestützter Planungsansatz mit den Phasen der Standort-, Grob- und Feinplanung zur Gestaltung von Demontagefabriken für Elektro- und Elektronikaltgeräte konzipiert. Eine durchgängige Modellierungs- und Simulationsdatenstruktur sowie Algorithmen zur automatische Modellgenerierung unterstützen in allen Planungsphasen das Erschließen der Potenziale der mathematischen Modellierung und Ablaufsimulation. Für die Anwendung des entwickelten Planungsansatzes wird das Planungswerkzeug Integrated Simulation-based Disassembly Plant Design (InSane) prototypisch implementiert. Die Validierung erfolgt an einem Anwendungsszenario zur Planung von Demontagefabriken für die Region Berlin-Brandenburg.
  • Publication
    Experiences from the Future
    (Fraunhofer IRB Verlag, 2004)
    There is no doubt that humans gain a significant quantum of their knowledge from experience. Experience means learning from a specific situation which has happened in the past. Very often experience stands for recognizing faults and their potential causes. Such an experience can help to avoid similar faults in the future. If experience means learning from the past - how is it then possible to learn from the future for the present? The paradox "experience from the future" was promoted by the editors in the early 1990.s already. It has been adopted by the Fraunhofer Simulation Alliance in 1994 and became the leitmotiv of the ASIM Dedicated Conference on Simulation in Production and Logistics in the years 1998 and 2000 and then in 2004 again. The paradox points out the very specific point of simulation: this technique does not shape the optimal manufacturing system. Simulation provides engineers with the opportunity to gain experience from manufacturing systems which do not exist yet - which even might never become real, if the system concept does not prove to be successful. This book is intended to show recent methods and tools, which are applied for simulation, as well as successful industrial applications. The focus is on material flow studies in production and logistics, enriched by contributions on digital factory, digital mock-ups, project management, emulation, manufacturing execution systems as well as related topics like civil engineering and ticket purchasing.
  • Publication
    Sprache zur Optimierung von Produktentwicklungsprozessen
    (Fraunhofer IRB Verlag, 2004)
    Heimann, R.
    Effiziente Abläufe in der Produktentwicklung leisten einen zentralen Beitrag zur Sicherung des wirtschaftlichen Erfolgs produzierender Unternehmen. Während das Reengineering von Geschäftsprozessen in zahlreichen Unternehmensbereichen seit vielen Jahren Gegenstand von Optimierungsmaßnahmen ist, kommt es im Bereich der Produktentwicklung nur selten zu einer ganzheitlichen Betrachtung der Abläufe. Etablierte Werkzeuge zur Modellierung von Geschäftsprozessen sind primär auf die Beschreibung von Abläufen in informationstechnischen Systemen bzw. von administrativen Prozessen ausgerichtet. Sie verfügen nur über eine reduzierte Ausdrucksstärke, die nicht ausreichend ist, um die komplexen Zusammenhänge innerhalb der Produktentwicklung abzubilden. Zudem bieten sie keine ausreichende Unterstützung bei der Optimierung der Entwicklungsabläufe. Somit steht dem hohen Modellierungsaufwand kein adäquater Nutzen gegenüber, was zu einer geringen Akzeptanz von Optimierungsvorhaben führt. In der vorliegenden Arbeit wird mit der Design Process Language (DPL) eine Sprache eingeführt, die eine effiziente Beschreibung und Optimierung von Produktentwicklungsprozessen unterstützt. Im Gegensatz zu den meist graphisch-orientierten Notationen bereits etablierter Werkzeuge basiert die hier vorgestellte Sprache auf quasi-natürlichsprachlichen Ausdrücken. In Verbindung mit Automatismen zur Realisierung einer effizienten Prozessmodellierung führt dies zu einem deutlich reduzierten Modellierungsaufwand. Zudem erlaubt die DPL die Definition von Algorithmen zur Bewertung von Entwicklungsprozessen. Mit der vorgestellten Design Process Language wird somit ein wesentlicher Beitrag zu einer ganzheitlichen Modellierung und Optimierung von Produktentwicklungsprozessen geleistet.