Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

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  • Publication
    Verbundprojekt SmartStream: Intelligente Bearbeitung durch die Verwendung schaltbarer Fluide
    ( 2019)
    Schmiedel, C.
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    Bierwisch, C.
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    Uhlmann, E.
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    Menzel, P.
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    Mohseni-Mofidi, S.
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    Breinlinger, T.
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    Nutto, C.
    Strömungsschleifen und Hydroerosiv (HE)-Verrunden sind einzigartige Verfahren, die sich dadurch auszeichnen, dass sie funktionelle Oberflächen im Inneren eines Bauteils bearbeiten können, die sonst mechanisch nicht zugänglich sind. Jedoch unterliegen die Verfahren Begrenzungen aufgrund der Gesetzmäßigkeiten der Strömungsmechanik. Daher können die Verfahren nicht bei allen Anwendungen für eine technisch sowie wirtschaftlich sinnvolle Bearbeitung genutzt werden. Im Verbundprojekt SmartStream werden Möglichkeiten zur Überwindung bisher geltender Verfahrensgrenzen untersucht. Zur lokalen Beeinflussung der Zerspanungsleistung der auf die Oberflächen wirkenden Abrasivmedien werden diese durch ein externes magnetisches Feld schaltbar gemacht. Mit Hilfe des angelegten Magnetfeldes lassen sich zum einen strömungsmechanisch ungünstig gelegene Bereiche des Werkstücks bearbeiten und zum anderen die Zeitspanvolumina lokal gezielt steuern. Im vorliegenden Beitrag werden erreichte Entwicklungsziele am Beispiel des Strömungsschleifens vorgestellt.
  • Publication
    Erhöhung der Genauigkeit beim Fräsen mit Industrierobotern
    ( 2018)
    Uhlmann, E.
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    Reinkober, S.
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    Hollerbach, T.
    Aufgrund des seriellen kinematischen Aufbaus und den serienmäßig antriebsseitig verbauten Winkelmesssystemen ist die Form- und Lagegenauigkeit von Industrierobotern bei Fräsaufgaben limitiert. Diese wird maßgeblich von den auftretenden Prozesskräften F in Kombination mit den geringen nicht-linearen Steifigkeiten c der Getriebe serieller Kinematiken beeinflusst. Ein vielversprechender Ansatz die Genauigkeit kostengünstig zu erhöhen, ist die Verwendung von abtriebsseitigen Winkelmesssystemen. Für statische Prozesse ist die Nutzbarkeit bereits validiert. In diesem Beitrag wird erstmalig die Anwendbarkeit solcher Systeme bei Bahnprozessen untersucht und anhand von Bearbeitungsversuchen in Stahl validiert.
  • Publication
    3D-Vorkonturierung mittels Wasserabrasivstrahl
    ( 2018)
    Uhlmann, E.
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    Männel, C.
    Die notwendige Reduzierung von Kraftstoffverbrauch und Treibhausgasemissionen sind nur zwei der Gründe für die steigenden Anforderungen an die Werkstoffeigenschaften. Nicht immer können die konventionellen Fertigungsverfahren mit den Entwicklungen neuer Werkstoffe Schritt halten. Der Einsatz der Wasserstrahltechnologie, deren Verschleiß vom Werkstoff unabhängig ist, bietet für diese Materialien ein hohes Potenzial. Der Wasserabrasivstrahl nutzt diesen Vorteil heute für vielfältige materialabtrennende Aufgaben. In diesem Beitrag werden die Vorkonturierung von dreidimensionalen Strukturen mittels Wasserabrasivstrahl sowie die Randbedingungen für eine wirtschaftliche Umsetzung vorgestellt. Ein Vergleich zwischen konventionalen Bearbeitungsverfahren und innovativer Wasserstrahlbearbeitung zeigt die Vorteile des Wasserabrasivstrahls bei der Bearbeitung von schwer zerspanbarem Titanaluminid auf.
  • Publication
    Trochoide Fräsbearbeitung mit Industrierobotern
    ( 2018)
    Uhlmann, E.
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    Reinkober, S.
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    Hoffmann, M.
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    Käpernick, P.
    Der hohe Bedarf an einer dynamischen und kundenindividuellen Produktion rückt die Flexibilität von Produktionssystemen zunehmend in den Fokus. Industrieroboter leisten heute einen entscheidenden Beitrag zur Befriedigung dieses Bedarfes. Obwohl sie in der Handhabung bereits Stand der Technik sind, finden sie in der mechanischen Fertigung, nach wie vor nur selten Anwendung. Das Trochoidfräsen bietet ein Potenzial zur Steigerung der Zerspanleistung Pc [1, 2]. Diese hochdynamische Frässtrategie erzeugt deutlich geringere Schnittkräfte Fc als konventionelles Fräsen und steigert gleichzeitig das Zeitspanvolumen Qw [2, 3, 4].
  • Publication
    Zustandsüberwachung in der Cloud
    ( 2016)
    Uhlmann, E.
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    Laghmouchi, A.
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    Hohwieler, E.
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    Geisert, C.
    Aufgrund der hohen Verfügbarkeitsanforderungen an Produktionsmaschinen wächst das Interesse an zustandsbasierter Instandhaltung. Der Einsatz von Zustandsüberwachungssystemen (Condition Monitoring-Systemen) zur Steigerung der Verfügbarkeit von Maschinen und zur Reduktion der Instandhaltungskosten spielt dabei eine entscheidende Rolle und hat in den letzten Jahren zugenommen. Da am Markt verfügbare und auf Industriesensoren basierende Lösungen meist anwendungsspezifisch, kostenintensiv und in der Inbetriebnahme aufwändig sind, wurde am Fraunhofer IPK ein Konzept für die Zustandsüberwachung in der Cloud entwickelt, das mithilfe von Einplatinen-Computern und MEMS-Beschleunigungssensoren (Mikro-Elektro-Mechanisches-System) als Sensorknoten eine preisgünstige und einfach zu handhabende Alternative darstellt.
  • Publication
    Verfahren zur automatisierten Reinigung
    ( 2014)
    Uhlmann, E.
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    Oberschmidt, D.
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    Kuche, Y.
  • Publication
    NC-form grinding of carbon fibre reinforced silicon carbide composite
    ( 2013)
    Uhlmann, E.
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    Borsoi Klein, T.
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    Schweitzer, L.
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    Neubrand, A.
    This paper presents an approach for the development and optimization of the NC-form grinding technology for an efficient machining of carbon fibre reinforced silicon carbide composite (C/SiC). The C/SiC properties, the importance and the necessity of the application of a high performance grinding process for the machining of this innovative composite material are introduced first. Then, the methodologies and the experimental investigations of NC-form grinding with the application of several machining parameters and three distinct bond types (vitrified, metal and synthetic resin) of diamond mounted points for the abrasive machining of C/SiC are presented. In order to monitor and analyze the process, grinding forces, surface integrity of ground workpieces and grinding wheel wear are investigated. The results of this paper provide new information regarding the wear behavior of grinding tools and the optimized conditions for grinding of C/SiC.
  • Publication
    Hochgeschwindigkeitsbearbeitung von Nickelbasislegierungen: Keramische Schaftfräswerkzeuge
    ( 2012)
    Uhlmann, E.
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    Wacinski, M.
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    Bäcker, C.
    Die Herstellungskosten von Turbinen und Triebwerken können nur durch die Steigerung der Produktivität deutlich reduziert werden. Wichtig ist eine Verbesserung der Leistungsfähigkeit der spanenden Verfahren, die die Hauptlast bei der Produktion von Gasturbinen tragen. Der Einsatz von keramischen Schneidstoffen erlaubt eine deutliche Erhöhung der Zeitspanvolumen bei der Dreh- und Fräsbearbeitung von Nickelbasislegierungen. Die Entwicklung von einteiligen keramischen Schaftfräswerkzeugen mit Werkzeugdurchmessern unter 10 mm ist seit Jahren Gegenstand der Forschung eines Konsortiums aus Forschungsinstituten und Industriepartnern.
  • Publication
    Werkzeugmaschinen der Zukunft
    ( 2012)
    Uhlmann, E.
  • Publication
    In situ experiments with synchrotron high-energy x-rays and neutrons
    ( 2011)
    Staron, P.
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    Fischer, T.
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    Lippmann, T.
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    Stark, A.
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    Daneshpour, S.
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    Schnubel, D.
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    Uhlmann, E.
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    Gerstenberger, R.
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    Camin, B.
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    Reimers, W.
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    Eidenberger, E.
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    Clemens, H.
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    Huber, N.
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    Schreyer, A.
    High-energy X-rays offer the large penetration depths that are often required for determination of bulk properties in engineering materials research. Photon energies of 150 keV and more are available at synchrotron sources, depending on storage ring and insertion device. In addition, synchrotron sources can offer very high intensities on the sample even at these energies. They can be used not only to obtain high spatial resolution using very small beams, but also high time resolution in combination with a fast detector. This opens up possibilities for a wide range of in situ experiments. Typical examples that are already widely used are heating or tensile testing in the beam. However, there are also more challenging in situ experiments in the field of engineering materials research like e.g. dilatometry, differential scanning calorimetry, or cutting. Nevertheless, there are a number of applications where neutron techniques are still favorable and both probes, photons and neutrons, should be regarded as complementary. A number of in situ experiments were realized at the GKSS synchrotron and neutron beamlines and selected examples are presented in the following.