Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

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  • Publication
    Nachhaltige Reinigung und Präparation
    ( 2024)
    Reder, Waldemar
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    Burgdorf, Philipp
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    Polte, Julian
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    Uhlmann, Eckart
    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.
  • Publication
    Cooling Capacity of Oil-in-Water Emulsion under wet Machining Conditions
    ( 2023)
    Nabbout, Kaissar
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    Sommerfeld, Martin
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    Barth, Enrico
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    Uhlmann, Eckart
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    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.
  • Publication
    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.
  • Publication
    Echtzeit-Energieüberwachung in der Funkenerosion
    ( 2023)
    Uhlmann, Eckart
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    Polte, Mitchel
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    Yabroudi, Sami
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    Thißen, Kai
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    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.
  • Publication
    Smarte Überwachung elektrischer Großantriebe
    ( 2023)
    Geisert, Claudio
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    Polte, Julian
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    Uhlmann, Eckart
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    Rauch, Hartmut
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    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.
  • Publication
    Edge Computing Software für den Zerspanungsprozess
    ( 2023)
    Uhlmann, Eckart
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    Hocke, Toni
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    Heper, Martin
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    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.
  • Publication
    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.
  • Publication
    Flexible Automatisierung mit Virtuellen Agenten
    ( 2022)
    Uhlmann, Eckart
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    Polte, Julian
    ;
    Mühlich, Christopher
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    Lindow, Kai
    The process automation of hybrid assembly systems presents companies with the challenge of integrating people and machines into a collaborative system while taking socio-economic aspects into account. The transfer of biological principles to the design of production processes, in combination with Industry 4.0, enables the development of self-organizing systems. Inspired by this, a decentralized platform solution for flexible automation is presented in order to use human skills to increase productivity in a targeted manner.
  • Publication
    Schneidkantenherstellung mittels 3D-Formschleifen. Definierte Kantenpräparation durch Formschleifprozesse
    ( 2022)
    Muthulingam, Arunan
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    Uhlmann, Eckart
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    Thalau, Janis
    Mit steigenden Anforderungen an Zerspanwerkzeuge hinsichtlich Qualität und Wirtschaftlichkeit gewinnt die Schneidkantenpräparation immer mehr an Bedeutung. Definierte Schneidkantenmikrogeometrien können dabei die Standzeiten der Zerspanwerkzeuge erhöhen. Ein hohes Potenzial für die Herstellung von definierten Schneidkantenmikrogeometrien weist das 3D-Formschleifen auf. Im Rahmen eines Forschungsprojektes wurde die Eignung von 3D-Formschleifen zur Herstellung definierter Schneidkantenmikrogeometrien an keramischen Wendeschneidplatten untersucht.
  • Publication
    Wolframschmelzcarbidbasierte MMC-Schichten für den industriellen Einsatz im Formenbau
    ( 2022)
    Langebeck, Anika
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    Jahnke, Christian
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    Wünderlich, Tim
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    Hein, Christoph
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    Bohlen, Annika
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    Uhlmann, Eckart
    Zur Steigerung der abrasiven Verschleißbeständigkeit können Oberflächen lokal mit Hartpartikeln verstärkt werden. Diese sogenannten Metal-Matrix-Composit(MMC)-Schichten können mittels Laserstrahldispergieren gefertigt und durch Mikrofräsen nachbearbeitet werden. Im hier vorgestellten Forschungsvorhaben wurde als Grundwerkstoff verwendete Aluminiumbronze (CuAl10Ni5Fe4) mit Wolframschmelzcarbid verstärkt. Der Hartpartikelgehalt kann dabei durch eine Steigerung des Pulvermassenstroms bis zur Packungsdichte des unverarbeiteten Pulvers erhöht werden. Über eine temperaturbasierte Leistungsregelung kann eine gleichbleibend homogene MMC-Schicht mit konstanter Dicke und Tiefe dispergiert werden. Durch das Mikrofräsen mit optimierten Parametern können qualitativ hochwertige MMC-Oberflächen für den industriellen Einsatz in Spritzgusswerkzeugen hergestellt werden. Dabei wurde vor allem der Zahnvorschub fz als kritischer Prozessparameter identifiziert.