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PublicationAssessing the Environmental and Economic Impact of Wire-Arc Additive Manufacturing( 2024-05)
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PublicationSurrogate modeling for multi-objective optimization in the high-precision production of LiDAR glass optics( 2024-04-24)
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PublicationNumerical Modeling of the Redistribution of Residual Stresses in Deep Rolled Cross Bores in Shafts from GJS700-2( 2024)
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PublicationInfluence on the Bead Geometry in Laser Metal Deposition with Wire( 2023-09-28)Laser metal deposition with wire (LMD-w) is a promising additive manufacturing technology, which attracts interest due to the low waste of material, the flexible application possibilities along the production chain and the improved metallurgical properties compared to powder-based processes. However, the complex handling of the technology and the resulting low process stability inhibit the broad industrial application. In particular, the varying bead geometry prevents automation and series production. To improve the geometric accuracy, it is necessary to understand influencing parameters. For this purpose, a parameter study is carried out in the present work. Different combinations of laser power, wire feed rate, traverse speed and welding angle are set, and the deposited beads are evaluated in terms of height and width. A factorial design experiment with the Box-Behnken was used to analyse and understand the interaction of these parameters on the deposited beads.
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PublicationEnergie- und Ressourceneffizienz in der Fertigung( 2023-05-05)Die Vereinbarkeit von ökonomischer und ökologischer Nachhaltigkeit bestimmt zu-nehmend die Strategien fertigender Unternehmen. Im Fokus der ökologischen Nach-haltigkeit stehen vor allem die Energie- sowie die Materialeffizienz in der eigenen Pro-duktion. Viele Möglichkeiten zur Senkung des Energiebedarfs und zur Erhöhung der Materialeffizienz in der eigenen Fertigung bleiben jedoch bisher ungenutzt. Unter-nehmen, die hier bereits die Initiative ergriffen haben, konnten bereits kurzfristig Po-tentiale zur Energieeinsparung heben und Wertstoffe und Materialien erstmals in Wertstoffkreisläufen führen. Mittel- bis langfristig werden für eine Wirtschaft in einer nachhaltigen Gesellschaft darüber hinaus zunehmend unternehmensübergreifende Aktivitäten initiiert und wirksam werden müssen. Dies erfordert eine enge, produktspe-zifische Kooperation von allen Beteiligten entlang der jeweiligen Wertschöpfungsket-ten sowie die Entwicklung und schnelle Umsetzung neuer und innovativer Nachhal-tigkeitsansätze. Daher wurden im vorliegenden Beitrag aktuelle Best-Practices zur Steigerung der Energie- und Materialeffizienz in der Fertigung vorgestellt, die in enger Diskussion mit OEMs, Komponenten- und Maschinenherstellern, Betriebsmittelliefe-ranten sowie Herstellern von Sensor- und Monitoringsystemen identifiziert wurden. Mit einem Blick auf die Potentiale aber auch Herausforderungen von Morgen sowie die zukünftigen Herausforderungen werden weiterhin vielversprechende Möglichkeiten und Beispiele zur Realisierung der dringend benötigten Kreislaufwirtschaft unter Be-rücksichtigung unterschiedlicher R-Szenarien auf Basis des Digitalen Zwillings von Produkt und Fertigung beleuchtet.
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PublicationFertigung für eine Kreislaufwirtschaft( 2023-05-05)Die nachhaltige Nutzung der Ressourcen der Erde bildet das wesentliche Ziel unserer Gesellschaft. Für die Industrie und insbesondere produzierende Unternehmen ergeben sich dadurch völlig neue Herausforderungen in der Gestaltung ressourcenschonender Wertschöpfungsketten im Sinne der Kreislaufwirtschaft sowie der schnellen Realisierung nachhaltiger Produkte. Die erfolgreiche Implementierung der Kreislaufwirtschaft in produzierenden Unternehmen bedarf dabei verschiedener Ansätze - die Betrachtung der Umweltwirkung des Fertigungsprozesses, die Optimierung der fertigungsbedingten Produkteigenschaften, die Analyse der Korrelation zwischen Produktion und Nutzung sowie die Erarbeitung neuer Geschäftsmodelle zur Werterhaltung bzw. -steigerung. Der digitale Zwilling stellt hierfür das notwendige Werkzeug bzw. die Befähigung für eine erfolgreiche Umsetzung dieser Ansätze dar. Gleichzeitig ist der digitale Zwilling auch der wesentliche Befähiger für die schnelle Entwicklung von Fertigungsprozessen für die Bereitstellung nachhaltiger Produkte. Für diese beiden Ansätze werden in dem vorliegenden Beitrag verschiedene Beispiele vorgestellt, anhand derer die Möglichkeiten und Perspektiven einer nachhaltigen Produktion aufgezeigt werden. Ferner lassen sich aus den Beispielen Handlungsempfehlungen für die Umsetzung einer Kreislaufwirtschaft für produzierende Unternehmen ableiten.
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PublicationManufacturing for a Circular Economy( 2023-05-05)The sustainable use of the earth's resources forms the essential goal of our society. For industry, and in particular for manufacturing companies, this poses completely new challenges in the design of resource-conserving value chains in the sense of the circular economy and the rapid realization of sustainable products. The successful implementation of the circular economy in manufacturing companies requires different approaches - the consideration of the environmental impact of the manufacturing process, the optimization of the manufacturing-related product properties, the analysis of the correlation between production and use as well as the development of new business models to maintain or increase value. For this purpose, the digital twin represents the necessary tool or the enablement for a successful implementation of these approaches. At the same time, the digital twin is also the essential enabler for the rapid development of manufacturing processes for the provision of sustainable products. For both of these approaches, this paper presents various examples that are used to demonstrate the possibilities and perspectives of sustainable manufacturing. Furthermore, recommendations for action for the implementation of a circular economy for manufacturing companies can be derived from the examples.
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PublicationQuantifizierung der Auswirkungen auf die Nachhaltigkeit( 2023-05-05)Die Nachhaltigkeit der globalen Wirtschaft ist zu einem kritischen Aspekt für Politik und Wirtschaftsinvestitionen geworden, wobei die UN-Agenda 2030 für nachhaltige Entwicklung spezifische Ziele und Indikatoren für nachhaltige Entwicklung festlegt. Während die (CO)_2 -Reduktion aktuell ein primärer Fokus ist, müssen auch andere Ziele wie Wassermanagement oder soziale Ziele berücksichtigt werden. Die Wechselwirkung zwischen Nachhaltigkeitszielen und Indikatoren zu verstehen, ist jedoch komplex. Die Komplexität der Auswirkungen von Technologien auf die Nachhaltigkeitsziele kann anhand eines aktuellen Beispiels in der Automobil-Stahl-Lieferkette veranschaulicht werden. In dieser Branche sind der Energieverbrauch und die Kohlenstoffemissionen hoch, und daher sind innovative Technologien erforderlich, um den Übergang zu einer auf Nachhaltigkeit ausgerichteten Lieferkette zu unterstützen. Gleichzeitig durchläuft die Branche enorme Veränderungen, die traditionelle Geschäftsmodelle aufgrund des Übergangs zur Produktion nachhaltiger Produkte oder der Umsetzung nachhaltiger Betriebsabläufe beeinflussen. Die Betrachtung eines Beispiels für die Erfassung, Nutzung und gemeinsame Nutzung von Materialdaten zur Verbesserung der Zusammenarbeit entlang der Lieferkette und zur Reduzierung von Ausschuss zeigt die derzeitige Komplexität bei der Bewertung der Einführung solcher Ansätze im größeren Maßstab. Aufgrund der Schwierigkeiten, den tatsächlichen Einfluss einer Maßnahme oder Technologie zu quantifizieren, müssen Entscheidungen über den Übergang zu nachhaltigen wirtschaften auf Intuition anstatt auf konkret quantifizierte Auswirkungen basieren. Innovationsentscheidungen müssen die persönliche Verantwortung für die Nachhaltigkeit von der Produktionsunternehmen berücksichtigen.
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PublicationQuantification of Sustainability Impact( 2023-05-05)The global economy's sustainability has become a critical aspect for politics and economic investments, with the UN 2030 Agenda for Sustainable Development outlining specific targets and indicators for sustainable development. While (CO)_2 reduction is a primary focus, other goals such as water management or social goals must be considered. However, understanding the interaction between sustainability targets and indicators is complex. The complexity of sustainability impact of technology or measure can be illustrated by recent example in the automotive steel supply chain. Here, the current impact on energy consumption and carbon emissions are high, and therefore, innovative technologies are needed to support the transition into a sustainability focused supply chain. Simultaneously, the industry is undergoing tremendous changes that impact traditional business models due to the shift to either production of sustainable products, or implementation of sustainable operations. The consideration of an example in material data acquisition, utilization and sharing to enhance collaboration throughout supply chain and reduce waste shows the current of complexity of assessing the introduction of such approaches on a broader scale. Yet, due to the difficulties to quantify the actual impact of a measure or technology, decisions on transitioning to sustainable operations must be based on intuition rather than a concretely quantified sustainability impact, as assessing these impacts is currently beyond available capacity. Innovation decisions must consider personal responsibility for the sustainability of production and the economy.
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PublicationEnergy and Resource Efficiency in Manufacturing( 2023-05-05)The compatibility of economic and ecological sustainability is increasingly determining the strategies of manufacturing companies. The focus of ecological sustainability is primarily on energy and material efficiency in the company's own production. However, many possibilities that could already be used in the company's own production to re-duce energy consumption and increase material efficiency remain unused. In the me-dium to long term, for an economy in a sustainable society, moreover, cross-company activities will increasingly have to be initiated and become effective. This requires close, product-specific cooperation from all participants along the respective value chains as well as the development and implementation of new sustainability approaches. There-fore, this paper presents current best practices for increasing energy and material effi-ciency in manufacturing. With a view to the potentials of tomorrow as well as the future challenges, promising possibilities and examples for realising the urgently needed cir-cular economy will continue to be highlighted, taking into account different R-cycles based on the digital twin of product and manufacturing.
