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Ill., graph. Darst.

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Zusammen mit dem mittelständischen Werkzeughersteller Aleit GmbH arbeitet das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU im Rahmen eines gemeinsamen Projekts an der Entwicklung von Werkzeugen mit verbesserter Schneidenkühlung. Dabei stehen Drehwerkzeuge und modifizierte Standardaufnahmen für Werkzeugrevolver im Fokus. Die spezielle Gestaltung der Werkzeugschnittstelle ermöglicht beim Drehen den Verzicht auf zusätzliche Schlauchleitungen und Düsen. Darüber hinaus wurden neuartige Fräswerkzeuge für Maschinen ohne innere Kühlschmiermittelversorgung entwickelt. Neben umfangreichen experimentellen Erprobungen dienten numerische strömungsmechanische Berechnungen (CFD-Computational Fluid Dynamics) der Optimierung der Kühlschmiermittelzufuhr.

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Wie und auf welche Weise lassen sich physische Werkzeuge, wie ein Schraubendreher oder ein Akkuschrauber, mit Hilfe der virtuellen Realität (VR) abbilden? Zu dieser Fragestellung, die sich im Bereich des Virtual Prototyping (VP) einordnet, gibt es noch wenig Untersuchungen. Der Beitrag stellt qualitative Untersuchungen vor, die auf der Basis kommerzieller VR-Hardware umgesetzt wurden. Virtuelle Werkzeuge stellen eine Erweiterung zur bisherigen Arbeitsweise in virtuellen Umgebungen dar, wodurch genauere Zeitabschätzugen bei Montageuntersuchungen möglich sind. Kritisch beleuchtet wird die Verwendbarkeit des Werkzeugs für den praktischen Einsatz.

Facility Management wird bis heute in drei Bereiche unterteilt: technisches, infrastrukturelles und kaufmännisches Facility Management. Diese Einteilung versperrt den Facility Managern den Weg über Betreibermodelle in die Industrie, da hier die Strukturen schon lange rein nach den Geschäftsprozessen ausgerichtet sind. Ein prozessorientierter Aufbau des Facility Management würde die Integration in die Prozessabläufe der Industrie vereinfachen. Im Rahmen eines Projektes in der Automobilindustrie wurde daher ein Vorgehensmodell entwickelt, mit dem ein prozessorientiertes Facility Management realisiert werden kann. Die Integration in die Prozessabläufe kiann dadurch nicht nur vereinfacht, sondern wesentlich beschleunigt werden. Das entwickelte Vorgehensmodell wurde am praktischen Beispiel erfolgreich erprobt. Dabei zeigte sich, dass eine gründliche Vorbereitung, Planung und Anpassung der Werkzeuge und Methoden des Vorgehensmodells an die jeweilige Problemstellung erforderlich ist. Dies ist jedoch aufgrund der gewählten Strukturierung leicht möglich. Des Weiteren zeigt die Erfahrung, dass insbesondere die vollständige Beschreibung des Soll-Betreibermodells und die umfangreiche Ist-Analyse am Ziel-Standort erfolgskritisch sind. Aussagekräftige Ergebnisse und eine ausreichende Entscheidungsunterstützung sind andernfalls nicht möglich. Weitere Erfahrungen mit dem Vorgehensmodell werden in Form von »Lessons Learned« für zukünftige Projekte eingearbeitet.

Mikrosystemen wird ein großes Potential vorausgesagt, doch bei ihrer Herstellung ist die niedrige Automatisierung noch ein großes Hemmnis. Deshalb sind Werkzeugsysteme gefordert, die flexibel an die jeweilige Montageaufgabe angepaßt werden können, einen höheren Automatisierungsgrad erlauben und eine Online-Prozeßüberwachung gewährleisten.

Durchsetzfügen, auch unter "Clinchen" bekannt, ist als Verbindungstechnik für Blechteile nicht mehr wegzudenken. Dabei werden ohne Zusatzteile beachtliche Haltekräfte erreicht, ohne dass das Materialgefüge negativ beeinflusst wird.

Durch die Kombination von genetischen Algorithmen mit einer ereignisorientierten Bewertung eröffnet das Planungstool, das von Rüdiger Weller am Fraunhofer IPA entwickelt wurde, Stahlwerken hohe Einsparpotentiale. In Zusammenarbeit mit der Siemens Anlagentechnik wird es bereits in zwei Gießwalzanlagen eingesetzt.

Diamonds are forever and can change the heart-beat of most of the people dramatically if they can catch a presious gem. But, to the scientist, diamond is impressive because of its sum of extreme properties. Diamond is the hardest available material, and has the highest known thermal conductivity. It is chemically and biologically inert and wear resistant, electrically insulating and optically transparent over a wide range (UV to FIR), and, if doped, is a high temperature semiconductor with wide band-gap. Therefore, it is no surprise that diamonds finds use in many technological applications, e.g. as an abrasive, as inserts and wear-resistant coatings for cutting tools, as a heat spreader, but also as sensors, actuators and electronics. Due to the high price of natural diamond (depending in an exponential way on size, shape and purity) there is a long running quest for routes to synthesise diamond artificially. The world-wide interest in diamond ...

The lifetime of machine tools can be increased dramatically by coating them with diamond, while sensors built into the coating can monitor the wear of the coating. Lothar Schafer and Holger Luthje report on a new generation of machine tools. Industrial competitiveness in the global high-tech market relies on the development of top quality products. Advanced materials and sophisticated machining processes are often needed to bring these new products to market and to manufacture them cost-effectively. A crucial step is to develop machine tools that can process materials as cheaply as possible, while also minimizing the use of chemical lubricants that can harm the environment. Machine tools are now benefiting from the progress that has been made over the last two decades in both physical and chemical vapour deposition. Originally developed for the microelectronics industry, these vacuum coating techniques can also be used to cover machine tools with high-quality coatings that reduce wear and prolong the life of the tool. At the Fraunhofer Institute of Surface Engineering and Thin Films (IST) in Braunschweig, Germany, we have built several prototype tools in collaboration with industrial partners and institutes. Tools coated with diamond have been developed for dry machining lightweight materials, while more efficient machining has been achieved by fabricating "smart"tools with sensors integrated into the coating. They show the potential for using coating technology to meet the increasing demands for machine tools and material processing.

Investigation of the forming forces, guiding forces in tool and ram, ram tilding tool offset during forging of both symmetrical forgings and such with cranked flash line on crank shaft presses with varying structure and size (16, 25, 40 MN). Ram tilting is the most important criterion in multi-step forging operations.

Es wird ein flexibles Werkzeug mit Justagehilfen und integriertem Werkzeugwechselsystem vorgestellt. Einsatzfelder für das System sind die industrielle Aufbau- und Verbindungstechnik, besonders die Montage feinwerk- und mikrotechnischer Bauelemente. Das Werkzeugsystem besteht aus einem Basismodul mit definierten Schnittstellen sowie unterschiedlichen Funktionsmodulen, die entsprechend dem jeweiligen Einsatzfall auszulegen sind. A flexible tool with a tool changing system is introduced. This system is suited for the industrial high precision assembly of small and microcomponents. The tool system consists of a basic module with defined interfaces and different function modules for specific applications.

Die direkte Abscheidung polykristalliner Diamantschichten aus aktivierten Gasphasen, die CVD-Diamanttechnologie, eröffnet neue Möglichkeiten zur Realisierung diamantbeschichteter Werkzeuge mit nicht definierter Schneide, wie sie für die Präzisionsbearbeitung eingesetzt werden. Die uniforme, konturgetreue Diamantbeschichtung ermöglicht die Beibehaltung der Fertigungsgenauigkeit des Grundkörpers auch bei dreidimensional geformten Werkzeugen oder bei Werkzeugen mit Abmessungen von einigen 10 cm. Eine Anpassung der Oberflächenrauhigkeit der Werkzeuge an den jeweiligen Bearbeitungsprozeß ist über die Rauhigkeit der Werkzeuggrundkörperoberfläche in Kombination mit der Rauhigkeit der CVD-Diamantschicht möglich. Die Diamantschichten lassen sich mit Rauhigkeiten zwischen 50 Nanometern und einigen zehn Mikrometern herstellen. Die Schneidkanten der Diamantkristalle sind besonders scharfkantig. Daraus resultiert in Pendelschleifversuchen ein gutes Schleifverhalten. Die zusammenhängende, haftfeste Diamantbeschichtung enthält zudem keine metallischen Bindermaterialien. Unerwünschte metallische Verunreinigungen der Werkstückoberflächen sind dadurch ausgeschlossen.

Superharte Schichten aus Diamant und c-BN zeichnen sich durch hervorragende tribologische, aber auch elektronische und optische Eigenschaften aus. Nicht zuletzt durch eine intensive Förderung des BMBF konnten in den letzten Jahren erhebliche Fortschritte auf dem Gebiet der superharten Schichten erzielt werden. Die Abscheidung von Diamant auf Hartmetall- und Keramikwerkzeugen ist gelungen. Die große Leistungsfähigkeit CVD-diamantbeschichteter Werkzeuge wurde in einigen Bereichen erfolgreich demonstriert. Bei der Abscheidung auf Stahl konnten entscheidende Fortschritte erzielt werden. Das Potential von Diamantschichten für elektronische Bauteile wurde an Teststrukturen aufgezeigt. Prototypen für Wärmesenken, Lithographiemaskenträger und Röntgenröhrenfenster konnten realisiert werden. Die Abscheidung von c-BN-Schichten befindet sich noch am Beginn der Entwicklung, bisher ist es gelungen 0,5 nm dicke Schichten abzuscheiden. Zukünftige Aufgaben liegen in der Ertüchtigung der Werkstoffe für die vielfältigen Anwendungen, der Bereitstellung einer Fertigungstechnologie und in der Untersuchung neuer superharter Werkstoffe wie dem theoretisch vorhergesagten Beta-C3N4.

Vor dem Hintergrund der geänderten Marktbedingungen sowie der Bestrebungen zur Privatisierung sah sich ein ostdeutscher Elektromotorenhersteller gezwungen, umfangreiche Restrukturierungsmaßnahmen durchzuführen. Hierzu zählten neben der Anpassung des Produktionsprogrammes auch die Konzentration und Modernisierung der Produktionsstätten sowie die Aktualisierung der EDV-Landschaft und die Erneuerung der Ablauforganisation. In diesem Zusammenhang war der Umfang der zukünftig noch benötigten Werkzeuge und Vorrichtungen zu klären. Da die hierfür benötigten Informationen bislang nur in Form von Karteikarten vorhanden waren, gestaltete sich eine "Verschrottungsaktion", die zwingend notwendig war, als sehr zeit- und personalintensiv. Aus dieser Situation heraus wurde die Entscheidung getroffen, Maßnahmen zur rechentechnischen Erfassung und Verwaltung der Werkzeuge einzuleiten. Nach einer Analyse der auf dem Markt befindlichen Systeme entschied man sich zu einer Individualentwicklung. Als Entwic klungsumgebung ist die relationale Datenbank MS Access 2.0 ausgewählt worden, da diese Software bereits im Unternehmen eingesetzt wird und sowohl netzwerkfähig ist als auch Schnittstellen zu anderen SQL-Datenbanken bietet.

Spanende Fertigungsprozesse müssen möglichst leistungsfähig und sicher ausgelegt werden. Das Werkzeug nimmt dabei auch unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten eine zentrale Stellung ein. Es ist die kurzlebigste Komponente der Produktionsanlage und bereits sein routinemäßiges Auswechseln verursacht teure Stillstandszeiten der gesamten Anlage. Das Forschungsvorhaben "Intelligente Werkzeuge durch Integrierte Mikrosysteme " (INGWER) will durch die Entwicklung neuartiger Werkzeuge die Leistungsfähigkeit von Schneidstoff und Prozeß steigern. Ziel ist die mikrotechnische Integration einer Sensorik unmittelbar in der verschleißhemmenden Beschichtung zur online Messung zerspantechnisch relevanter Größen wie Verschleiß und Temperatur direkt an der Schneidkante. Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie (FhG-IPT) nutzt hierzu in einem interdisziplinärern Verbund von vier Forschungsinstituten die Potentiale der Mikrosystermtechnik und der Dünnschichttechnologie.

By application of induction heating for thermal disconnecting of prestressed dies it is possible to produce high temperature gradients in the body of the die. By computer simulation a so-called "bottleneck"-effect was detected. This effect complicates the disconnecting of the insert. As convenient solutions are considered a suitable temperature-time course and variations of geometrical design.

Blechschnitteile werden mittlerweile in einer Qualität gefordert, die einerseits mit konventionellen Schneidverfahren nicht mehr erreicht wird und für die andererseits der Einsatz des Feinschneidens zu aufwendig erscheint. Das Genauschneiden im Toleranzbereich IT9 ... IT11 bietet eine Alternative. Die Genauschneidbarkeit warmgewalzter Blechwerkstoffe im Dickenbereich von 2 bis 12 mm sowie von Aluminiumlegierungen im Dickenbereich von i bis 4 mm wurde am Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU), Chemnitz, untersucht.

The usual methods are not suitable for the calculation of prestressed forging dies. The reasons are the complicated shape of the die impression as well as the dynamic and thermic conditions. New guidelines for design of prestressed forging dies and solutions for reducing stress concentrations were found in examination of three problematic cases of production dies.

The usual methods are not suitable for the calculation of prestressed forging dies. The reasons are the complicated shape of the die impression as well as the dynamic and thermic conditions. New guidelines for design of prestressed forging dies and solutions for reducing stress concentrations were found in examination of three problematic cases of production dies.

Hartstoffbeschichtungen auf Werkzeugen und Bauteilen bestimmen maßgeblich deren Qualität im Hinblick auf die meist hochgesteckten Anforderungen innerhalb eines Tribo- oder Korrosionssystems. Diese werden durch die Anwendung vorgegeben und können sich unter Umständen sehr stark voneinander unterscheiden. Die effektive Nutzung von Hartstoffschichten erfordert daher eine intensive Kommunikation zwischen Anwender und Beschichter Der vorliegende Beitrag beschreibt hierzu einige wichtige systematische Grundlagen sowie wesentliche Informationsflüsse und -schnittstellen . Hard material coatings on tools and components are instrumental in determining their adherence to the extremely stringent demands of tribo and corrosion systems. These requirements depend on the application and, under certain circumstances, can differ considerably. Consequently, the effective utilization of hard material layers necessitates in-depth communication between users and coating services. This article describes unde rlying systematic considerations as well as major data influences and interfaces.

Bewährte Produkte mit verändertem Aussehen und erweitertem Funktionsumfang überwogen beim Exponatespektrum der Hersteller von Maschinen zum spanenden Bearbeiten rotationssymmetrischer Werkstücke. Die deutschen Unternehmen zeigten vorrangig bedarfsangepaßte Lösungen mit hohem Qualitätsanspruch.

Am IPA wurde ein Verfahren zur wissensbasierten Spannmittelauswahl im Rahmen der rechnerunterstützten Arbeitsplanerstellung entwickelt. Damit schließt sich die Lücke zwischen der Planung der Bearbeitungstechnologie auf der einen, und der Festlegung von Werkzeugen sowie der Ermittlung von Vorgabezeiten auf der anderen Seite.

Um Nietverbindungen flexibel zu automatisieren, wurde ein Taumelnietwerkzeug für Industrieroboter entwickelt. Mit Hilfe einer Werkzeugsteuerung kann die Kommunikation zu übergeordneten Steuerungssystemen ermöglicht werden.

Im Zuge zunehmender Automatisierung nehmen der Robotereinsatz sowie der Einsatz unterschiedlicher automatischer Werkzeug- und Werkstückzuführeinheiten zu. Etwa 40 Prozent der EMO-Aussteller zeigten echte technische Neuheiten, 46 Prozent präsentierten Weiterentwicklungen, wobei der Trend zu Zeitersparnis und Kostenreduktion führt. Pragmatische wirtschaftliche Lösungen dominieren die technologische Perfektion.

Die Schnittstellenproblematik beim Handhaben von Werkzeugen und Werkstücken in der automatisierten mehrstufigen Bearbeitung ist noch nicht gelöst. Erste Ansätze gibt es aber bereits, etwa mit normierten Basispaletten, die Teile und Werkzeug transportieren können.

Für den Einsatz von Industrierobotern bei Montageaufgaben mit Fügespielen im Mikrometerbereich und fasenlosen Fügepartnern stehen bisher keine Werkzeuge für den Toleranzausgleich zur Verfügung. Am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) in Stuttgart wurde jetzt ein Verfahren und ein Roboterwerkzeug entwickelt, die ohne nennenswerten sensorischen Aufwand den Toleranzausgleich bei Montageaufgaben mit kleinstem Fügespiel ermöglichen.

Die Erschließung und die Sicherung nationaler und internationaler Märkte bei steigenden Lohnkosten und zunehmendem Konkurrenzdruck fernöstlicher Multikonzerne erfordern innovative Produkt- und neueste Fertigungstechnologien. Dazu benötigt man Robotersysteme, die durch freie Programmierbarkeit bei konplizierten Bewegungsabläufen, verbunden mit hoher Reproduzierbarkeit und Zuverlässigkeit, gekennzeichnet sind.

Flexible Teilefertigung ist eine der Notwendigkeiten, moderne Fertigungssysteme wirtschaftlich einzusetzen. Insbesondere das Fügen von Blech- und Kunststoffteilen bietet noch etlichen Spielraum, wie eine in Gemeinschaftsarbeit des IPA, der Technischen Universtität Hamburg-Harburg und eines Fügeanlagenherstellers aus St. Andreasburg entwickelte Druckfügezange zeigt.

Für den Einsatz von Industrierobotern bei Montageaufgaben mit Fügespielen im Mikrometerbereich und fasenlosen Fügepartnern stehen bisher keine Werkzeuge für den Toleranzausgleich zur Verfügung. Lösungen mit optischen oder taktilen Sensoren scheitern an der hohen erforderlichen Auflösung, hohen Kosten und langen Taktzeiten. Die Montagevorgänge erfordern jedoch bereits bei der manuellen Montage einen erheblichen Zeitaufwand, da die Werkstücke beim Fügevorgang aufgrund der geringen Fügespiele häufig verkanten. Am IPA wurde ein Verfahren und ein Roboterwerkzeug entwickelt, das ohne nennenswerten sensorischen Aufwand den Toleranzausgleich bei Montageaufgaben mit kleinstem Fügespiel ermöglicht.

Due to rationalization tendencies in the sheet fabricating industry new economic jointing methods gain more and more in importance. Now a robot-applicable, freely programmable tool is presented for press-jointing. With this tool the required joining-forces can be achieved. The bending up of the gripper fingers, which can not be avoided, is compensated for by a special construction. The specific jointing tools are changed automatically. The control system of the press jointing tongs can be connected with every industrial robot control. For each jointing point an online quality control is carried out.

Durch die Entwicklung der Robotertechnik und neuer Sensoren sind die Grundvoraussetzungen für eine flexible Montage feintechnischer Produkte gegeben. Ein verbreiteter industrieller Einsatz erfordert jedoch die Entwicklung geeigneter Fügeverfahren und neuer Roboterwerkzeuge.

Dieses Verfahren zur Qualitätssicherung beim Fügen basiert auf der Ermittlung der Energie, die in die Verbindung übertragen wurde. Bei der Entwicklung kam das pneumatische Industrieroboterwerkzeug "Robohammer" zum Einsatz, ein frei programmierbarer, hochflexibler Schlaghammer zur Erzeugung hoher Fügekräfte.

Die Erhaltung der Wettbewerbsfähigkeit durch Erschließung neuer Anwendungsgebiete für Industrieroboter wird im Bereich der westlichen Industrienation auch in Zukunft eine zentrale Thematik der Unternehmensplanung bleiben. Besonders bei der Automatisierung von Montagearbeitsgängen mit Robotern werden Hemmnisse deutlich, die einen ähnlich zahlreichen Einsatz dieser Geräte wie beispielsweise bei Schweiß- oder Lackiervorgängen bisher verhindert haben.

Das Wärmekontakt-Schweißverfahren zum Verschließen von Beuteln in Verpackungsmaschinen bietet trotz des hohen Standards der Maschinen noch Möglichkeiten der Optimierung an, die auch heute noch interessant sind, wo schon überalternative Verschließtechniken nachgedacht wird. Jedes Schweißwerkzeug bildet auf seiner Arbeitsfläche ein typisches Temperaturprofil aus, das in erster Linie durch seine Wärmeleiteigenschaften, seinen konstruktiven Aufbau, die Lage von Heizstab und Temperaturfühler und deren Anzahl bestimmt wird. Das Profil ändert sich qualitativ nur wenig, wenn Packstoffe unterschiedlicher Zusammensetzung unter verschiedenen Produktionsbedingungen verarbeitet werden. Quantitativ wirkt sich vor allem die Beutellänge auf die Temperaturunterschiede entlang der Siegelfläche aus. Versuche ergaben Schwankungen bis 50 % und mehr. Dies drückt sich auch in der Verteilung der Nahtfestigkeit entlang der Beutelnähte aus, die an kritischen Stellen zu niedere Werte und Undichtigkeiten aufweisen. Regelschwankungen durch die Regelung der Ist-Temperatur sowie Taktschwankungen durch den Wärmeaustausch an den zu verschweißenden Nähten wirken sich dagegen nur geringfügig aus. Bei der Konzeption der Längssiegelwerkzeuge muß ein Kompromiß zwischen der Werkzeuglänge und der Anzahl der Temperaturfühler und geregelten Heizstäbe gefunden werden.