Options
Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK
Now showing
1 - 10 of 29
-
PublicationHochleistungswasserabrasivstrahlen zur Vorkonturierung von TitanaluminidDie Wasserstrahltechnologie bietet ein großes Potenzial bei der Bearbeitung schwer zerspanbarer Werkstoffe. Der umfassenden Anwendung stehen jedoch komplexe Wirkmechanismen bei der effizienten Erzeugung von dreidimensionalen Formelementen gegenüber. Vor diesem Hintergrund werden in dieser Arbeit die Wirkzusammenhänge der notwendigen Prozessvarianten hergestellt und dem Anwender Methoden zur Bestimmung der Einsatzbereiche und zur Auslegung der Kerben vorgeschlagen. Darüber hinaus wird ein auf den Wirkmechanismen basierendes dreidimensionales Modell der Werkstoffabtrennung eingeführt, um das allgemeine Verständnis der Wasserstrahltechnologie zu verbessern.
-
PublicationTrennstrahlen mit flüssigem KohlendioxidDas Hochdruckstrahlspanen mit flüssigem Kohlenstoffdioxid (HDCO2) ist ein trockener und rückstandsfreier Fertigungsprozess, der die Vorzüge des konventionellen Wasserstrahlschneidens mit den Potenzialen der Reinigungsverfahren des Schnee- und Pelletstrahlens vereint. Die industrielle Ausbreitung dieser jungen Technologie scheitert momentan an einem geringen Wissensstand und dem fehlenden Nachweis der Konkurrenzfähigkeit. Daher bildet die vorliegende Arbeit eine Grundlage für die Erhöhung der Produktivität und Qualität beim HDCO2. Erstmals werden das Abrasivstrahlen mittels HDCO2 entwickelt und neue Erkenntnisse zu Strahlgeometrie sowie entstehenden Werkstückeigenschaften beim Trennstrahlen mit flüssigem Kohlenstoffdioxid gewonnen. Die durchgeführten Verfahrensvergleiche und Materialuntersuchungen verdeutlichen neue Erkenntnisse über Wirkzusammenhänge und Abtrennmechanismen. Insgesamt führen die Untersuchungen der Einsatzbedingungen und der anwendungsnahen Einseitenbearbeitung von CFK/GFK-Hohlkammerbauteilen zu unterschiedlichsten Empfehlungen für den industriellen Einsatz der neuartigen Technologie.
-
PublicationModellbasierte Prozessvorhersagen für das Bürstspanen mit gebundenem Schleifmittel.Das Bürstspanen mit gebundenem Schleifmittel ist ein industriell vielfach eingesetztes Fertigungsverfahren zur Nachbearbeitung von technischen Oberflächen. Die Auslegung der dazugehörigen Bürstprozesse erfolgt jedoch in den meisten Anwendungsfällen auf Grundlage von zeitaufwändigen Vorversuchen und Erfahrungswerten. Um eine wissensbasierte Prozessauslegung zu ermöglichen, wird in dieser Arbeit ein besseres Verständnis zur Technologie des Bürstspanens mit gebundenem Schleifmittel von technischen Oberflächen aufgebaut. Dazu werden auf Grundlage von experimentellen Untersuchungen empirische Prozessmodelle erstellt, die Vorhersagen zur Produktivität von Bürstprozessen an Werkstücken mit einfacher Geometrie bereitstellen. Zusätzlich wird ein kinetisches Prozessmodell entwickelt, das an Werkstücken mit variierenden geometrischen Ausprägungen zur Berechnung der wirkenden Bearbeitungskräfte und der Bewegung der Schleiffilamente des Bürstwerkzeuges eingesetzt werden kann. Die kombinierte Anwendung der Prozessmodelle bietet schließlich die Möglichkeit Vorhersagen zur Wirtschaftlichkeit des Bürstprozesses für komplexe Werkstückgeometrien zu treffen, ohne zusätzliche experimentelle Untersuchungen durchzuführen.
-
Publication16. Berliner Runde. Neue Konzepte für Werkzeugmaschinen. BegleitbandProduktionstechnik als Vorreiter für Lösungen einer sich wandelnden Industriegesellschaft: Klimaschutz und Ressourcenknappheit, Digitalisierung und Daten sicherheit, Urbanisierung und Mobilität sind globale Themen, die zu einem Wandel unserer Industriegesellschaft führen. In ihrer 16. Auflage rückt die Berliner Runde, das führende Forum für Werkzeugmaschinenhersteller, Zulieferer und Anwender, Lösun gen aus der Produktionstechnik in den Fokus, mit denen Unter nehmen Herausforderungen und Potenziale dieses disruptiven Wandels gleichermaßen bewältigen und ausschöpfen können. Die Themen umfassen unter anderem nachhaltige Fertigungs- und Maschinentechnologien, ganzheitliche Optimierungskon zepte mithilfe Künstlicher Intelligenz, kontextsensitive Assistenz systeme sowie Lösungen aus den Bereichen Blockchain und Health Science. Die vorgestellten Lösungsansätze bieten einen neuen Blickwinkel auf die Produktion von morgen und ermögli chen es Unternehmen, in dem vorherrschenden Spannungsfeld auch zukünftig wirtschaftlich effizient zu agieren. Hochrangige Referentinnen und Referenten aus dem Werkzeug maschinenbau, der gesamten Lieferkette sowie der Anwendung stellen aktuelle und zukünftige Entwicklungen der Werkzeug maschinenbranche sowie der Produktionstechnik vor. Diskutieren Sie mit uns, welche System- und Komponentenlösungen neue Impulse für einen zukunftsorientierten Wandel unserer Industrie gesellschaft setzen können und welche innovativen Lösungen für die Produktionstechnik daraus resultieren.
-
PublicationEinsatzverhalten keramisch gebundener Gleitschleifkörper(Fraunhofer Verlag, 2021)Eulitz, AlexanderZu den kritischen Erfolgsfaktoren beim Gleitschleifen zählt insbesondere die Wahl eines geeigneten Schleifkörpers sowie passender Parameterwerte im Rahmen der Prozessauslegung. Obwohl die Anfänge der Gleitschleifbearbeitung vermutlich bis in das Altertum zurückreichen, basiert die Prozessauslegung nach wie vor vordergründig auf Erfahrungswissen der Anwender. Um eine wissensbasierte Prozessauslegung zu ermöglichen, werden in dieser Arbeit grundlegende Erkenntnisse zum Einsatzverhalten keramisch gebundener Gleitschleifkörper unterschiedlicher Form und Größe beschrieben. Weiterhin werden die Voraussetzungen für eine Übertragbarkeit auf industrielle Anwendungsfälle geschaffen.
-
PublicationSpannutschleifen von Hartmetall-Schaftwerkzeugen mit gradierten Schleifscheiben(Fraunhofer Verlag, 2018)Schröer, NikolasDas Schleifen der Spannut ist der zentrale Prozessschritt bei der Herstellung von Schaftwerkzeugen. Im Vergleich mit den anderen Werkzeugschleifoperationen weist er hohe Zerspanungsvolumina und Hauptzeitanteile auf, beeinflusst aber auch das Einsatzverhalten des Zerspanwerkzeugs wesentlich. Er ist gekennzeichnet durch eine komplexe Prozesskinematik, die in variierenden Eingriffsbedingungen entlang der Schleifscheibenbreite resultiert. Mit Hilfe einer modellbasierten und experimentellen Analyse von Spannutschleifprozessen konnte ein umfangreiches Prozessverständnis generiert werden. Dabei wurden unter anderem Erkenntnisse über die komplexen Eingriffsbedingungen zwischen Schleifscheibe und Werkstück, die an der Nutentstehung beteiligten Schleifscheibenbereiche, die Oberflächenentstehungsmechanismen in der Spannut und das Abrichtverhalten von Diamantschleifscheiben erarbeitet. Dieses Wissen bildete die Basis für die Umsetzung eines Optimierungsansatzes für Spannutschleifprozesse, bei dem die Schleifscheibe ein anwendungsgerechtes, lokal variierendes Eigenschaftsprofil aufweist. Das Einsatzverhalten dieser gradierten Schleifwerkzeuge wurde untersucht und ihr Potenzial aufgezeigt.
-
PublicationFräsbearbeitung von Nickelbasislegierungen mit Industrierobotern.(Fraunhofer Verlag, 2018)Reinkober, SaschaIndustrieroboter besitzen das Potenzial, die mechanische Fertigung der Zukunft maßgeblich zu beeinflussen. Die im Vergleich zu Werkzeugmaschinen wirtschaftlichen Vorteile können Industrieroboter als die technologischen Erfolgsfaktoren für die flexible und kundenindividuelle Produktion etablieren. Das Systemverhalten von Standard Industrierobotern qualifiziert diese derzeit jedoch primär für die Fräsbearbeitung weicher beziehungsweise leicht zerspanbarer Werkstoffe und bedingt die Nutzung von kostenintensivem Zusatzequipment, welches die Systemkosten negativ beeinflusst.
Die Fräsbearbeitung von hochharten Superlegierungen unter Nutzung von Industrierobotern wird angesichts der hohen zu erwartenden Prozesskräfte bisher ausgeschlossen. Die vorliegende Arbeit beschreibt die Entwicklung eines Bearbeitungsprozesses zur Fräsbearbeitung von Nickelbasislegierungen unter Nutzung von Standard Industrierobotern. Dabei kommen keramische Schaftfräser zur Reduktion der Prozesskräfte zur Anwendung. Die somit erzielbare Zerspanleistung offenbart das Potenzial von marktverfügbaren Industrierobotern als Bearbeitungsmaschinen, auch ohne die Nutzung kostenintensiver Mess- und Zusatzsysteme. -
PublicationEndkonturnahe Schruppbearbeitung von Titanaluminid mittels Wasserabrasivstrahlen mit kontrollierter Schnitttiefe(Fraunhofer Verlag, 2018)Faltin, FabianIntermetallische Titanaluminid-Legierungen werden aufgrund ihrer hervorragenden thermomechanischen Eigenschaften bei gleichzeitig geringer Dichte weithin als eine mögliche Werkstoffgruppe für den Einsatz im Turbomaschinenbau betrachtet. Trotz der hervorragenden Eigenschaften ist der serientechnische Einsatz dieser Legierung bislang ausgeblieben. Der Hauptgrund ist hierbei unter anderem in der schwierigen Bearbeitbarkeit mit konventionellen Fertigungsverfahren wie dem Fräsen oder Drehen zu sehen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Wasserabrasivstrahltechnologie für eine werkstoffeffiziente, endkonturnahe Schruppbearbeitung dieser schwer zerspanbaren Werkstoffe nutzbar gemacht. Mit Hilfe statistischer Versuchsplanungsmethoden wurden hierzu Regressionsmodelle abgeleitet, mit denen Schnitte mit definierter und vorhersagbarer Tiefe in Werkstücke eingebracht werden können, deren Überschneidung zur Entfernung von Segmenten aus Halbzeugen genutzt werden können. Anhand von Hochgeschwindigkeitskameraaufnahmen wurden zudem die Effekte, die zu Unebenheiten im Kerbgrund führen können, grundlegend untersucht und Bearbeitungsstrategien zu dessen Vermeidung vorgestellt.
-
PublicationSteigerung des Formänderungsvermögens der Magnesiumlegierung AZ31 bei Raumtemperatur unter Nutzung der elektro-magnetischen Umformung(Fraunhofer Verlag, 2017)Prasol, LukasDas geringe Formänderungsvermögen der Magnesiumlegierung AZ31 in konventionellen Blechumformprozessen bei Raumtemperatur limitiert den Einsatz in industriellen Anwendungen. Das elektro-magnetische Blechumformen hat eine Steigerung des Formänderungsvermögens der Magnesiumlegierung AZ31 bei Raumtemperatur zur Folge. Inhalt dieser Arbeit ist eine systematische Untersuchung des Formänderungsvermögens der Magnesiumlegierung AZ31 bei elektro-magnetischer Blechumformung und Raumtemperatur. Durch die Entwicklung eines FE-Simulationsmodells unter Integration eines formänderungsgeschwindigkeitsangepassten Werkstoffmodells ist eine Untersuchung der maßgeblichen, das Formänderungsvermögen beeinflussenden Effekte der Magnesiumlegierung AZ31 bei elektro-magnetischer Blechumformung realisierbar. Das Formänderungsvermögen wird experimentell im Belastungszustand der ebenen Dehnung und bei bi-axialer Streckziehbelastung ermittelt. Die prozessbedingte Joulesche Erwärmung des Werkstücks sowie die hohe Formänderungsgeschwindigkeit bewirken eine Steigerung des Formänderungsvermögens der Magnesiumlegierung AZ31 bei Raumtemperatur im Vergleich zu konventionellen Blechumformprozessen.
-
PublicationUmweltbewertung und Ökoeffizienz beim Metall-Schutzgasschweißen von Dickblechverbindungen(Fraunhofer Verlag, 2017)Sproesser, GuntherDer globale Wettbewerb fordert von schweißtechnischen Fertigungsverfahren und Verfahrensentwicklungen eine starke Konzentration auf die Leistungsfähigkeit und die Wirtschaftlichkeit. Beim Metall-Schutzgasschweißen (MSG-Schweißen) kommen deshalb zunehmend MSG-Hochleistungsverfahren zum Einsatz. Parallel zu dem wirtschaftlichen Druck steigt das Bewusstsein für die planetarischen Grenzen der Erde und rückt Themen wie den Klimawandel in den Fokus der Öffentlichkeit. Ziel der vorliegenden Arbeit ist ein Beitrag zur Lösung der Umweltprobleme, welche auf das MSG-Schweißen zurückgeführt werden können. Um die wirtschaftlichen Rahmenbedingungen zu berücksichtigen werden sowohl Prozesse im konventionellen als auch im Hochleistungsbereich betrachtet. Zunächst wird der Energiebedarf in Abhängigkeit von Verfahrensvariante, Lichtbogenart und Leistungsbereich charakterisiert. Mit Hilfe von Ökobilanzen erfolgt eine detaillierte Analyse der Umweltwirkungen in den Kategorien Klimawandel, Versauerung, Eutrophierung, Photooxidantien und stratosphärischer Ozonabbau. Anschließend werden die Verbesserungsstrategien "Energieeffizienz" und "Fugenvorbereitung" in einer Ökoeffizienzbetrachtung bewertet.
- «
- 1 (current)
- 2
- 3
- »