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    Simulativer Vergleich tubularer Peltierelemente
    Der Einsatz von Peltierelementen bietet in der Temperierung von Prozessen und Bauteilen einen großen Vorteil gegenüber der in technischen Anwendungen üblicherweise eingesetzten Fluidkühlung. Sie pumpen Wärme rein elektrisch und stellen Temperaturen sehr schnell sowie präzise ein. Für eine neuartige, thermoelektrisch temperierte Motorspindel wurden in Kooperation zwischen dem Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM und dem Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb IWF der Technischen Universität Berlin zwei unterschiedliche Ansätze tubularer Peltierelemente simulativ verglichen. Die Ergebnisse zeigen, dass es mit beiden Konzepten möglich ist, induzierte Wärmeströme am Lagersitz abzu­führen, um diesen auf eine vorgegebene Temperatur zu regeln.
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    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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    Bohlen, Annika
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    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.
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    Harmonization of Heterogeneous Asset Administration Shells
    ( 2022)
    Koutrakis, Nikolaos-Stefanos
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    Pilchau, W.B.P. von
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    Jung, T.J.
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    Hähner, J.
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    In the era of digital transformation of the manufacturing and process industry, heterogeneity of assets is one of the most challenging issues towards digitally integrating components within the Industrial Internet of Things. In this context every participant relies on its proprietary digitalization approach envisioned by Plattform Industrie 4.0. To consolidate these heterogeneous data exchange interfaces, e.g communication protocols, data formats etc., an intermediate step of harmonization is required. Our contribution provides an architecture based on the Asset Administration Shell standard to bring heterogeneous Cyber-Physical-Systems together. We illustrate the functionality through an abstract use-case.
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    Application of Uncertainty-Aware Sensor Fusion in Physical Sensor Networks
    (IEEE, 2022)
    Gruber, Maximilian
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    Pilar von Pilchau, Wenzel
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    Koutrakis, Nikolaos-Stefanos
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    Schönborn, Nicolas
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    Eichstädt, Sascha
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    Hähner, Jörg
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    Modern industrial processes often collect redundant information from multiple sensors. It is of interest to leverage this information to form a more accurate or robust estimate of an observed quantity utilizing a sensor fusion operation. To be able to comply with quality requirements on the fused value, preservation of traceability is required. Moreover, the sensor fusion needs to be implemented within suitable digital architectures for Industrial Internet of Things (IIoT) environments. In a continuation of previous work, this is achieved by the usage of digital twins that represent the entities of two IIoT testbeds and the adoption of a method for uncertainty-aware homogeneous sensor fusion, which is presented in full detail. Metrological traceability of the fused value is established by propagating the measurement uncertainty of the input sensor according to metrological standards. The method is implemented as a modular service connected to an existing IIoT architecture. The flexibility of the method is shown by application to two different scenarios with only minimal adaption efforts. The fused sensor values are (as indicated by earlier work) robust to outliers and perform well in practical scenarios within the chosen IIoT architecture.
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    In-Situ-Kraftmessung bei variablen Werkzeugwinkeln
    ( 2019) ;
    Uhlemann, Sebastian
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    Werkzeugentwicklungen sind von iterativen Anpassungen und aufwendigen Versuchsreihen mit einer Vielzahl von Prototypen geprägt. In einem Forschungsprojekt wurde ein sensorisch instrumentiertes Fräswerkzeug mit verstellbaren Schneiden entwickelt und mittels SLM (Selective Laser Melting) aufgebaut. Mit dieser Entwicklung liegt ein Instrument vor, das im Fräsprozess unmittelbar an den Schneiden Belastungen erfassen kann und durch nachgestellte FEM (Finite Elemente Methode)-Analysen und Optimierungsroutinen ein enormes Potenzial für die Auslegung optimierter Werkzeuggeometrien bietet.
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    Heat treatment of SLM-LMD hybrid components
    ( 2019) ;
    Düchting, Jan
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    Petrat, Torsten
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    Graf, Benjamin
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    Additive manufacturing is no longer just used for the production of prototypes but already found its way into the industrial production. However, the fabrication of massive metallic parts with high geometrical complexity is still too time-consuming to be economically viable. The combination of the powder bed-based selective laser melting process (SLM), known for its geometrical freedom and accuracy, and the nozzle-based laser metal deposition process (LMD), known for its high build-up rates, has great potential to reduce the process duration. For the industrial application of the SLM-LMD hybrid process chain it is necessary to investigate the interaction of the processes and its effect on the material properties to guarantee part quality and prevent component failure. Therefore, hybrid components are manufactured and examined before and after the heat treatment regarding the microstructure and the hardness in the SLM-LMD transition zone. The experiments are conducted using the nickel-based alloy Inconel 718.
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    In-Situ-Kraftmessung bei variablen Werkzeugwinkeln
    ( 2019) ;
    Uhlemann, Sebastian
    ;
    Werkzeugentwicklungen sind von iterativen Anpassungen und aufwendigen Versuchsreihen mit einer Vielzahl von Prototypen geprägt. In einem Forschungsprojekt wurde ein sensorisch instrumentiertes Fräswerkzeug mit verstellbaren Schneiden entwickelt und mittels SLM (Selective Laser Melting) aufgebaut. Mit dieser Entwicklung liegt ein Instrument vor, das im Fräsprozess unmittelbar an den Schneiden Belastungen erfassen kann und durch nachgestellte FEM (Finite Elemente Methode)-Analysen und Optimierungsroutinen ein enormes Potenzial für die Auslegung optimierter Werkzeuggeometrien bietet.
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    Ductile machining of brittle materials for manufacturing micro-optic components
    ( 2018) ;
    Oberschmidt, Dirk
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    Rolon, D.A.
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    Kühne, S.
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    Jagodzinski, M.
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    Malcher, M.
    Due to the geometry and specification of micro-optic components, these may not be ground or polished, therefore they demand other manufacturing processes such as ultra-precision (UP) machining with defined cutting edge tools. Despite previous studies, the machining of brittle materials remains a challenge for manufacturing those components in UP processes. For example, ductile machining of silicon is extensively studied, however, ductile machining of materials such as Zerodur®, GaP, U.L.E.® and glass is still a challenge to overcome. Therefore, this paper aims at reporting the ductile or part-ductile machining of silicon and Zerodur® pieces in UP processes. Experiments were carried out using UP-shaping and plane turning processes in an UP-machine tool. Moreover, monocrystalline diamond tools were employed. During UP-turning experiments, the process forces were measured. The machining results were obtained by White Light Interferometer (WLI) of the representative mach ined surfaces. In order to complement the experiments, simulations were performed in finite element software to comprehend the influences of the rake angle on ductile machining of those materials. After the UP-shaping experiments, the depth of cut was determined for each of the mentioned materials together with the main influence of each process parameter. Furthermore, a reduction of parameter ranges for UPturning experiments was accomplished. Using Design of Experiments for UP-turning tests, the main influences of process parameters were observed and detailed, together with tool geometry optimization and recommendation for further experiments. The local optimum of process parameters was found as well as the accomplishment of ductile removal during the machining tests. These results and simulation models are going to be further used for a more detailed process description, as analogous tests and optimization of UP processes such as micro-milling.
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    PKD-Glattdrückwerkzeuge für den Werkzeug- und Formenbau
    ( 2018) ; ; ;
    Guhde, Sebastian
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    Kappel, Thomas
    Es wurden Glattdrückwerkzeuge mit Sphärenkopf aus polykristallinem Diamant der Firma Baublies AG, Rennigen, genutzt. Das Werkzeugkonzept orientiert sich dabei an den aktuellen Herausforderungen beim Werkzeug- und Formenbau sowie an handelsüblichen Zerspanwerkzeugen. In diesem Beitrag sind das Werkzeugkonzept, der Versuchsaufbau und die ersten Ergebnisse zur Kraftmessung dargestellt. Darüber hinaus werden die erreichbare Härtekennwerte und die Rauheitskennwerte in Abhängigkeit verschiedener Prozessparameter sowie zu den Ausgangswerten verglichen.