Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

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Analyse und Nutzung von Aluminium-Bronze-Schleifstaub für das Laser-Pulver-Auftragsschweißen

2022-12 , Müller, Vinzenz , Marko, Angelina , Kruse, Tobias , Biegler, Max , Rethmeier, Michael

Die additive Fertigung verspricht ein großes Potenzial für den maritimen Sektor. Insbesondere Directed Energy Deposition (DED) Verfahren bieten die Möglichkeit, großvolumige maritime Bauteile wie Propellernaben oder -schaufeln herzustellen. Bei der Nachbearbeitung solcher Bauteile fällt in der Regel eine große Menge an Schleifabfällen an. Ziel des vorgestellten Projekts ist die Entwicklung einer nachhaltigen zirkulären AM-Prozesskette für maritime Komponenten auf Basis von Aluminiumbronze-Schleifresten. Dazu soll das Material wiederaufbereitet und anschließend als Rohmaterial für die Herstellung von Schiffspropellern im Laser-Pulver DED-Verfahren verwendet werden. In der vorliegenden Arbeit werden Schleifabfälle mittels dynamischer Bildanalyse untersucht und mit kommerziellem DED-Pulver verglichen. Anschließend werden Probengeometrien aus Schleifstaub gefertigt und durch metallographische Schliffe und REM/EDX analysiert.

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Intuitive Interaktion mit Strukturdaten aus einem PLM-System

2012 , Schulze, Ernst-Eckart , Wolter, Lars , Hayka, Haygazun , Röhlig, Martin

Die Tätigkeit des Ingenieurs im Bereich der virtuellen Produktentwicklung betrifft neben dem Entwurf und der Absicherung einer dreidimensionalen Produktgeometrie auch die Erstellung, Analyse und Veränderung von strukturierten Produktinformationen. Dabei handelt es sich in erster Linie um Anforderungs-, Funktions- oder Produktstrukturen, welche innerhalb unterschiedlicher Phasen des Produktentstehungsprozesses in einem PLM-System verwaltet werden. Die Produktstruktur nimmt häufig einen zentralen Stellenwert ein, da sie als digitales Grundgerüst und Referenzstruktur innerhalb der Produktentwicklung gilt. Die Anzahl der strukturell organisierten Einzelteile und Dokumente für ein Produkt können je nach Sparte bis über 1.000.000 Elemente einnehmen (Carneo 2010), welche in mehreren Baugruppen über verschiedene Hierarchiestufen zusammengehalten werden. In der Produktstruktur werden zu dem unterschiedliche Varianten des Produktes über Konfigurationsregeln organisiert. Unter dem zusätzlichen Aspekt der zeitlichen Dynamik bei den Iterationszyklen des Entwicklungsprozesses kann für der Produktstruktur von einem komplexen Informationsgebilde gesprochen werden.

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Potentials of Design Thinking for knowledge transfer of Model-Based Systems Engineering

2022 , Manoury, Marvin Michael , Horländer, Toni , Zimmermann, Thomas

Industrial products are becoming increasingly complex due to the use and development of mechatronic systems. This increasing complexity is addressed by virtual representations of the systems in the form of interdisciplinary models. Model-Based Systems Engineering (MBSE) supports product development from the early development phase through validation, verification and integration up to later life cycle phases of the product by means of system modeling.Typical drivers for innovations in the industrial environment are business viability, technology driven feasibility and human driven desirability. While business viability and feasibility are considered in most product development processes and innovation driven projects, the human factor is often neglected in this context. This is addressed by a MBSE Capability and Maturation Matrix (CMM), which consists of capabilities for the acquisition and mastering of the MBSE competencies. The authors have considered Design Thinking as a feasible approach to transfer MBSE knowledge and thus support this acquisition MBSE competencies. This publication shall present the first findings on the application of Design Thinking for the creation of a user-centered MBSE introduction event. This event shall be used in further iterative steps to teach non-experts in the MBSE field the required competencies for their work and thus support the CMM development capability.

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OptTopo: Automated set-point optimization for coupled systems using topology information

2022 , Thiele, Gregor , Johanni, Theresa , Sommer, David , Eigel, Martin , Krüger, Jörg

The manufacturing sector has witnessed a rapid rise in the importance of energy-efficient operation. For finding optimal set-points for industrial facilities, optimization problems of increasing complexity occur. Key challenges are the leak of derivative information and the curse of dimensionality. For systematic reduction of the search-space by decomposition of the model, a methodology for the inclusion of topology knowledge in the optimization procedure is developed. An implementation of OptTopo (Optimization based on Topology), embedded in a testbed, demonstrates its advantages compared to popular out-of-the-box-optimization. OptTopo could be integrated in energy management software offering advanced set-point control for complex facilities.

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