Dipl.-Ing.

Heinen, Daniel

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  • Publication
    Resilience in Aviation
    ( 2022-11-14)
    Gierlings, Sascha
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    Heinen, Daniel
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    Bergs, Thomas
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    Horstkotte, Rainer
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    Ganser, Philipp
    Pandemic, sustainability and efficiency targets pose ongoing challenges for the aviation industry: It must continue to develop propulsion concepts and tap into new materials and manufacturing processes. Cross-domain digital twins harbor previously untapped potential for mastering growing requirements with the help of digitization, as a practical example from the production of aerospace components shows in the white paper. The trend topic of sustainability drives innovation and complements productivity, quality and costs as criteria for strategic corporate decisions. Awareness of this must be consolidated among personnel, as well as the ability to manage resilient processes. Such processes ensure the successful handling of disruptions. In this way, a disruption can even turn into an opportunity. In the white paper, the Fraunhofer IPT pools its expert knowledge on how the dimensions of "technology", "digitalization", "sustainability" and "employees" can be combined in the context of aviation in order to seize this opportunity.
  • Publication
    Resilienz in der Luftfahrt
    ( 2022-09-16)
    Gierlings, Sascha
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    Heinen, Daniel
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    Bergs, Thomas
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    Horstkotte, Rainer
    ;
    Ganser, Philipp
    Pandemie, Nachhaltigkeits- und Effizienzziele stellt fortlaufende Herausforderungen an die Luftfahrtindustrie: Sie muss Antriebstechnologien weiterentwickeln sowie neue Werkstoffe und Fertigungsverfahren erschließen. Domänenübergreifende digitale Zwillinge bergen bisher ungenutzte Potenziale, um wachsende Anforderungen mithilfe von Digitalisierung zu bewältigen, wie ein praxisnahes Beispiel aus der Fertigung von Luftfahrtkomponenten im Whitepaper aufzeigt. Das Trendthema Nachhaltigkeit treibt Innovationen an und ergänzt Produktivität, Qualität und Kosten als Kriterium für strategische Unternehmensentscheidungen. Das Bewusstsein dafür muss sich beim Personal festigen sowie die Fähigkeit, resiliente Prozesse zu bewältigen. Solche Prozesse stellen den erfolgreichen Umgang mit Störungen sicher. So kann sich eine Störung sogar zu einer Chance wandeln. Das Fraunhofer IPT bündelt im Whitepaper sein Expertenwissen, wie sich die Dimensionen »Technologie«, »Digitalisierung«, »Nachhaltigkeit« und »Personal« im Kontext der Luftfahrt verbinden lassen, um diese Chance zu ergreifen.
  • Publication
    Technological and economical assessment of alternative process chains for blisk manufacture
    ( 2015)
    Klocke, Fritz
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    Schmitt, Robert
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    Zeis, Markus
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    Heidemanns, Lukas
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    Kerkhoff, Johannes
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    Heinen, Daniel
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    Klink, Andreas
    Due to the increase of blisk (blade integrated disk) demands instead of the conventional fir-tree design in current aero-engine concepts there is a high resource-driven need for a comprehensive evaluation of different process chain alternatives for blisk manufacture. Therefore, in this paper different manufacturing chains consisting of roughing, pre-finishing and finishing/polishing are compared to each other by the example of a HPC-blisk out of Inconel 718. Beside conventional milling and electrochemical machining also alternative manufacturing technologies like wire-based laser cladding, water jet cutting and automated polishing are taken into account. Based on a technological analysis an adaptable methodology is introduced, which allows an independent economical assessment of different process chains regarding e.g. company-specific boundary conditions or different production quantities.
  • Publication
    Verschleißschutz von Werkzeugen durch eine lokale 5-achsige Laseroberflächenbehandlung
    ( 2015)
    Klocke, Fritz
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    Heinen, Daniel
    ;
    Wegener, Maximlian
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    Arntz, Kristian
    Werkzeuge für Schmiede-, Druckguss- oder Tiefziehanwendungen unterliegen während ihres Einsatzes lokal einem sehr hohen Verschleiß. Eine vorhergehende Laseroberflächenbehandlung erlaubt es, die Werkzeugrandschicht effizient und anwendungsspezifisch zu modifizieren. Die Potenziale der eingesetzten Laseroberflächenbehandlungsverfahren im Hinblick auf einen verbesserten Verschleißschutz werden in diesem Vortragsmanuskript dargestellt. Hierzu werden zunächst die Verschleißschutzverfahren aus dem Bereich der Laseroberflächenbehandlung, wie das Laserlegieren/-dispergieren und das drahtbasierte Laserauftragschweißen, vorgestellt. Es werden die Prozesscharakteristika der Verfahren sowie die daraus resultierenden Vor- und Nachteile diskutiert. Zudem werden Ergebnisse metallographischer Untersuchungen der behandelten Oberflächen vorgestellt. Ebenfalls werden Kombinationsmöglichkeiten mit bestehenden Verschleißschutzverfahren aufgezeigt, wie z.B. die Kombination von Laserlegieren und anschließendem Nitrieren für Schmiedeanwendungen. Um lokal komplexe Werkzeuggeometrien bearbeiten zu können, ist eine automatisierte 5-achsige Laseroberflächenbehandlung notwendig. Daher werden neben den Prozessgrundlagen ebenfalls Anlagensysteme, die gezielt für eine automatisierte Laserbehandlung entwickelt wurden vorgestellt. Weiterhin erfolgt eine Vorstellung des am Fraunhofer IPT entwickelten CAM-Systems zur Umsetzung der mehrachsigen Laserbehandlung. Abschließend wird anhand von Einsatztests der Werkzeuge in der Fertigung das Potenzial im Hinblick auf einen verbesserten Verschleißschutz aufgezeigt und die modifizierte Prozesskette von der Vorbearbeitung bis hin zum Einsatz der Werkzeuge in der Fertigung gezeigt.
  • Publication
    Wear protection of deep drawing tools by systematic optimization of highly stressed surfaces
    ( 2014)
    Klocke, Fritz
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    Heinen, Daniel
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    Schongen, Fabian
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    Arntz, Kristian
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    Liu, Yuan
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    Bäcker, Vladimir
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    Feldhaus, Björn
    The automotive sector is one of the largest energy consumers in Germany. Requests from politics and industry to significantly reduce emissions require new developments during utilization as well as during production phase. In line with the framework concept "InnoCaT", where more than 60 companies and research facilities from Germany take part, possibilities for producing companies are developed and analyzed to reduce the resource and energy consumption and by this reducing costs along the entire process chain of car body manufacturing. One approach to design car bodies lighter and more efficiently is to use aluminium and high strength steels. By this means weight and sheet thickness are reduced. However higher strengths of the steels and the adhesion affinity of aluminium significantly increase the requirements regarding the used tool steel. Thus grooves or galling appear more frequent at highly stressed surfaces. To assure high lifetimes and by this increase especially the resource efficiency concerning use of material and setting-up times within the press plant, a local optimization at the highly stressed surfaces is necessary. For this a FEM/BEM-tool for a time efficient and exact calculation of the occurring tool loads for complex die profiles is developed. Based on this development of load calculation a shape-optimization is performed at the corresponding areas. After the geometric optimization of the tool a local laser surface treatment for further wear protection is carried out using laser cladding or laser alloying/ -dispersing. By combining the technologies a highly wear resistant surface is achievable, which increases the tool's lifetime as well as the reproducibility within production.
  • Publication
    Ressourceneffiziente Konzeption, Herstellung und Reparatur von Karosserie-Werkzeugen für die Automobilindustrie
    ( 2014)
    Heinen, Daniel
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    Arntz, Kristian Oliver
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    Hochmuth, Carsten
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    Malek, Roland
    Im Verbundprojekt »InnoCaT® 3 - Ressourceneffizienter Werkzeugbau« widmeten sich die teilnehmenden Partner der Aufgabe, die Effizienz des Werkzeugbaus deutlich zu verbessern. In drei Handlungssträngen - Energiebilanz, Werkzeuglebenszyklus, Werkzeugkonzeption für ressourcenoptimierten Einsatz und Ressourceneffiziente Herstellung und Reparatur im Werkzeugbau wurden Methoden, Konzepte sowie Prozesse ent- bzw. weiterentwickelt die zu einem signifikanten Beitrag zur Ressourceneffizienz insbesondere innerhalb des Werkzeugbaus aber auch im Bereich des Presswerks geführt haben.
  • Publication
    Verschleißreduktion von Tiefziehwerkzeugen durch Geometrie- und Aktivflächenoptimierung
    ( 2014)
    Bremen, M.
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    Clausen, P.
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    Esser, T.
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    Heinen, Daniel
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    Kotzian, M.
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    Leihkauf, Jörg
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    Liu, Y.
    ;
    Malek, R.
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    Mühlbauer, H.
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    Petersen, S.
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    Schongen, Fabian
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    Spans, A.
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    Stautner, M.
    Um Karosserien leichter und effektiver zu gestalten ist der Einsatz von Leichtbauwerkstoffen, wie Aluminiumlegierungen und hochfesten Stählen, notwendig. So kann die Blechdicke reduziert und Gewicht eingespart werden. Jedoch führen höherfeste Stähle und die Adhäsionsneigung von Aluminium zu einem signifikanten Anstieg der Anforderungen an den Werkzeugwerkstoff. Um hohe Werkzeugstandzeiten und somit eine hohe Ressourceneffizienz hinsichtlich des eingesetzten Werkstoffs und der Rüstzeiten im Presswerk zu gewährleisten ist eine lokale Optimierung der hochverschleißbehafteten Oberflächen zielführend. Daher wurde im Rahmen dieses Teilprojekts zunächst ein FEM/BEM-Tool für eine zeiteffiziente und genaue Berechnung der auftretenden Belastungen der komplexen Tiefziehwerkzeuggeometrie entwickelt. Parallel zur Geometrieoptimierung des Werkzeugs wurde eine Laseroberflächenbehandlung zum erweiterten Verschleißschutz erforscht. Durch Kombination der Technologien ist eine höchstverschleißfeste Oberfläche erzielbar die zu gesteigerten Werkzeugstandzeiten als auch zu verbesserten Reproduzierbarkeiten in der Fertigung führt.
  • Publication
  • Publication
    Innovative surface technologies for optimized tooling
    ( 2013)
    Klocke, Fritz
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    Andrecht, Dennis
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    Heinen, Daniel
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    Arntz, Kristian
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    Dambon, Olaf
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    Schongen, Fabian