CFK-Gewindetrieb für Leichtbau und Steifigkeit im Antriebsstrang: Vortrag gehalten auf dem Fachforum zur Sonderschau "Faserverbundstrukturen auf dem Weg in die Serie" - Entwicklung, Herstellung, Bearbeitung, Qualitätssicherung, INTEC, 26. Februar 2015, Leipzig

Die dynamische Leistungsfähigkeit moderner Werkzeugmaschinen wird wesentlich durch das dynamisch-mechatronische Verhalten der Vorschubachsen bestimmt. Dabei kommen als Übertragungselement vorwiegend Kugelgewindetriebe zur Erzeugung der Vorschubbewegung zum Einsatz. Im Vortrag wird das Dynamikpotential eines neuartigen, thermisch robusten und trägheitsarmen Hybrid-Gewindetriebs für hochdynamische Werkzeugmaschinen beschrieben. Basierend auf Analysen zu den Effekten und dynamischen Grenzen elektromechanischer Vorschubachsen wird der prinzipielle Aufbau eines Hybride-Gewindetriebes auf Basis eines kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffkerns vorgestellt. Durch eine nahezu neutralisierte thermische Dehnung dieses Hybrid-Gewindetriebes inklusive reduzierter rotatorischer Trägheiten können die Einsatzgrenzen von Fest-Fest-Lagerungen erweitert werden. Damit lässt sich die Dynamik der Vorschubsachsen-und die Produktivität der Werkzeugmaschine insgesamt-nachhaltig steigern

Autonomous assembly and disassembly – key technologies and links for the adaptive self-optimization of future circular production

European industry and beyond, faces the challenge of becoming carbon neutral within an unprecedented short timeframe. An important approach to achieve this goal is the transformation of the current economy to a circular economy. In this context, the reuse of technical products as well as their recycling are in the foreground. Flexibility and adaptability are crucial for the competitiveness of companies. Therefore, adaptive and autonomous assembly and disassembly systems are the key. Classically automated assembly systems are inflexible due to a mostly rigid and predefined sequence control and are mostly strongly oriented towards economic criteria. Existing autonomous production cells, with their focus on autonomy and failure-free operation, also reach their limits in terms of adaptivity. For this reason, intelligent systems are needed that are able to act autonomously and without interference, as well as to cope with complex and cognitively demanding situations and tasks

Predictive Maintenance for Synchronizing Maintenance Planning with Production

With the immense pressure to sustain competitive in European manufacturing, the strategy of digitalizing in this industry sector is indeed necessary. With the onset of new ICT technology and big data capabilities, the physical asset and data computation is integrated in manufacturing through Cyber Physical Systems (CPS). This strategy also denoted as Industry 4.0 will also improve the maintenance function significantly in manufacturing. In particular, maintenance planning will be more synchronized in production scheduling. The aim of this article is to develop an integrated planning (IPL) approach that synchronizes production and maintenance planning with predictive maintenance capability. The result in this article is based on a case study and simulation of manufacturing equipment. In particular, application of key performance indicators (KPIs) is shown to be essential when running the synchronizing mechanism in IPL. The scientific application of the case study is alignment of the IPL theory and new approach in maintenance planning. Furthermore, the application to practice is improved maintenance planning in IPL that increases a reliable plant capacity. It is concluded that the IPL approach should be considered to be a generic platform for manufacturing industry that should be demonstrated further in other manufacturing branches in Europe

Predictive Maintenance for Synchronizing Maintenance Planning with Production

With the immense pressure to sustain competitive in European manufacturing, the strategy of digitalizing in this industry sector is indeed necessary. With the onset of new ICT technology and big data capabilities, the physical asset and data computation is integrated in manufacturing through Cyber Physical Systems (CPS). This strategy also denoted as Industry 4.0 will also improve the maintenance function significantly in manufacturing. In particular, maintenance planning will be more synchronized in production scheduling. The aim of this article is to develop an integrated planning (IPL) approach that synchronizes production and maintenance planning with predictive maintenance capability. The result in this article is based on a case study and simulation of manufacturing equipment. In particular, application of key performance indicators (KPIs) is shown to be essential when running the synchronizing mechanism in IPL. The scientific application of the case study is alignment of the IPL theory and new approach in maintenance planning. Furthermore, the application to practice is improved maintenance planning in IPL that increases a reliable plant capacity. It is concluded that the IPL approach should be considered to be a generic platform for manufacturing industry that should be demonstrated further in other manufacturing branches in Europe.acceptedVersionThis is a post-peer-review, pre-copyedit version of an article published in [Lecture Notes in Electrical Engineering] Locked until 11.2.2019 due to copyright restrictions. The final authenticated version is available online at: https://doi.org/10.1007/978-981-10-5768-7_4

Holistische mehrkriterielle Optimierung der Schlichtbearbeitung

Im Rahmen des Forschungsprojektes wurden verschiedene Tools zur Untersuchung der Prozesskette des Werkzeugentstehungsprozesses entwickelt und angewendet. Zum Projektabschluss erhalten die im PbA beteiligten Unternehmen die Möglichkeit, gezielt Potentiale für ihre Fertigung zu besprechen und Untersuchen zu planen. Die Methodik zur Untersuchung mechanischer Strukturen sind ebenfalls auf andere Anlagen, wie bspw. Montage- und Transfereinrichtungen übertragbar. Gerade bei hochgenauen Positioniervorgängen zum Fügen kann dadurch ein Mehrwert entstehen. Zu den wesentlichen Tools zählen zwei Anwendungen auf Matlab-Basis. Das Tool zur Visualisierung von Bahnabweichungen ermöglicht die prozessparallele Erfassung der Werkstückkontur und entsprechend der Welligkeiten, die durch das dynamische Verhalten der Werkzeugmaschine entstehen und durch ungünstige NC-Bahnplanungen zu Überschreitungen des Toleranzbereiches führen. Mit dem Tool zur Analyse von Krümmungsunstetigkeiten lässt sich hingegen im Fall von optischen Oberflächenauffälligkeiten, wie Facetten, eine einfache und schnelle Überprüfung auf softwareseitige Fehler realisieren. Insbesondere die Phase der NC-Code-Generierung aus CAM-Daten kann so überprüft werden, da mit dem Programm CAM Datensätze effizient analysiert werden können. Zudem können über ein Histogramm Bereiche kritischer Krümmungen identifiziert werden, wodurch eine Optimierung von Maschinen- und Prozessparametern schon während der Planungsphase möglich ist. Über die Daten zu kritischen Krümmungen ist es außerdem möglich, eine Datenbasis zu erstellen, die Aussagen über Schädigungstendenzen für entsprechende Krümmungen trifft

Virtuelles In-Process-Abbild einer mechatronischen Maschine

Gesamtziel des Teilprojekts ist es, die Arbeitsgenauigkeit von Werkzeugmaschinen während des Betriebes – d.h. In-Process – zu visualisieren. Damit soll dem Maschinenbediener ein verbessertes Werkzeug zur Anpassung der Maschinen- und Prozessparameter bereitgestellt werden. Der ausschließliche Vergleich von Lage-Sollwerten der Steuerung mit Lage-Istwerten der Messsysteme ist dafür nicht ausreichend, da nicht alle Abweichungen durch die Messsystemen in den Vorschubachsen erfasst werden können. Innerhalb des Teilprojektes werden diese Abweichungen durch einen modellbasierten Ansatz des strukturmechanischen Verhaltens der Maschinenkomponentenberücksichtigt. Dadurch wird eine signifikant verbesserte Aussage zur erreichbaren Arbeitsgenauigkeit an der Prozessstelle ermöglicht

Entwicklung eines thermisch robusten und trägheitsarmen Hybrid-Gewindetriebs

Die dynamische Leistungsfähigkeit moderner Produktionssysteme wird wesentlich durch das dynamisch-mechatronische Verhalten der Vorschubachsen bestimmt. Bei einem Großteil der Vorschubachsen kommen als zentrales mechanisches Übertragungselement Kugelgewindetriebe zur Übersetzung der rotatorischen Bewegung der Antriebe in die translatorische Bewegung der Strukturelemente zum Einsatz. In der Veröffentlichung wird die Entwicklung eines neuartigen, thermisch robusten und trägheitsarmen Hybrid-Gewindetriebs für hochdynamische Werkzeugmaschinen beschrieben. Basierend auf Analysen zu den Effekten und dynamischen Grenzen elektromechanischer Vorschubachsen in spanenden Werkzeugmaschinen wird der prinzipielle Aufbau eines Hybride-Gewindetriebes auf Basis eines kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffkerns inklusive des Verfahrens zur Herstellung dieses Gewindetriebes vorgestellt. Durch eine nahezu neutralisierte thermische Dehnung dieses Hybrid-Gewindetriebes inklusive reduzierter rotatorischer Trägheiten können die Einsatzgrenzen von Fest-Fest-Lagerungen erweitert werden. Damit lässt sich die Dynamik rotatorischer Vorschubsachsen - und die Produktivität der Werkzeugmaschine insgesamt - nachhaltig steigern