Simulation der Logistik auf Erdbaustellen

Die Planung von Erdbaumaßnahmen stellt eine komplexe Aufgabe dar. Der Einsatz unterschiedlicher Maschinenkonfigurationen sowie alternativer Szenarien im Baustellenlayout (z.B. bezüglich der Transportrouten oder Zwischenlager) ist durchgängig zu prüfen und auszulegen. Falsche Entscheidungen können zu Verzögerungen oder einer unwirtschaftlichen Lösung führen und somit Projektdauer und -kosten beeinträchtigen. In der Praxis beruht dieser Planungsprozess auf dem Erfahrungswissen der Verantwortlichen, Tools zur Entscheidungsunterstützung in der Einsatzplanung von Aushub- und Transportgeräten werden entgegen der zentralen Bedeutung aber bislang nicht genutzt. Deshalb wurde im Rahmen des Forschungsverbundes „ForBAU – Virtuelle Baustelle“1 ein Lösungsweg erarbeitet, mit dem die Planung der Baustellenabläufe im Erdbau durch die Anwendung der ereignisorientierten Ablaufsimulation unterstützt werden kann. Hierzu wurden die Verfahren der Leistungsberechnung von Erdbaugeräten um statistische Komponenten ergänzt, für eine Anwendung in der Simulation adaptiert und in eine Bausteinbibliothek implementiert. Die Ermittlung der Transportzeiten basiert in der vorgestellten Lösung auf einem eigens entwickelten Algorithmus zur kinematischen Simulation der Fahrzeiten, welcher die Beschleunigungs- und Bremsvorgänge eines Fahrzeugs auf der Wegstrecke unter Berücksichtigung der Beladung nachbildet. Dipl.-Ing. Johannes Wimmer, Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wi.-Ing. Willibald A. Günthner

Selektives Lasersintern von teilkristallinen Thermoplasten

Da eine flexible Fertigung im Bereich von Losgrößen zwischen 1-1000 Stück in vielen Wirtschaftszweigen vermehrt an Bedeutung gewinnt, steigt das Interesse an Verfahren wie dem Selektiven Lasersintern. Dennoch sollen die Eigenschaften von in Serie eingesetzten Werkstoffen erreicht werden. Aufgrund der bestehenden werkstofflichen Restriktionen auf Polyamid 12 wird aktuell an der Verarbeitung anderer teilkristalliner Thermoplaste geforscht. In diesem Beitrag werden die sich in der Markteinführung befindlichen Werkstoffe vorgestellt und basierend auf der Verarbeitung weiterer Thermoplaste die bestehende Modellvorstellung zum Lasersintern erweitert.

Lithographiebasierte Fertigung keramischer Bauteile

Im Rahmen des EU-Projektes PHOCAM entwickelt das beteiligte Konsortium Anlagen und Materialien für die generative Fertigung keramischer Bauteile auf Basis der Photopolymerisation. Das Kernelement der verwendeten Fertigungsanlagen, der DLP Projektor, erzeugt mittels leistungsstarker LEDs und einem 1080p DMD (Digital Micromirror Device) Bilder mit 1920x1080 Bildpunkten und der Pixelgröße von 40µm, woraus sich die Baufeldgröße von 76,8x43,2mm ergibt. Ein hochviskoser Schlicker, bestehen aus einem gefülltem fotosensitiven Harzsystem, wird von unten durch die gläserne Materialwanne belichtet, wodurch der Schlicker lokal aushärtet (polymerisiert). Auf diese Weise entsteht der Grünling, der in schichtbauweise (Standardschichtdicke von 25-50µm) aufgebaut ist. Im nachfolgenden Sinterprozess werden die Grünlinge zu den fertigen Keramikteilen gebrannt. Als keramisches Basismaterial für den Schlicker wurde vorwiegend Aluminiumoxid in Pulverform verwendet. Mit dem entwickelten System konnten bislang Schlicker mit einem Füllgrad (Keramikanteil) bis zu 50Vol% erfolgreich verarbeitet und zu Keramikteilen mit einer theoretischen Dichte von 99,6% gesintert werden.

Modellgestützte und hierarchische Prozesskettenbetrachtung für die additive Fertigung

Additive Fertigungsverfahren eignen sich für die wirtschaftliche Herstellung von Bauteilen im Bereich kleiner bis mittlerer Stückzahlen, da keine Formen oder Spezialwerkzeuge notwendig sind. Die erzielbaren Eigenschaften sind oftmals bereits ausreichend, um einen Einsatz auch in Serienanwendungen zu ermöglichen. Verbunden mit den Vorteilen der Technologie bezüglich einer hohen Flexibilität, sowohl während der Konstruktion als auch der Fertigung, können sich durch eine konsequente Nutzung finanzielle Einsparmöglichkeiten entlang des gesamten Produktlebenszyklus ergeben. Bezüglich der Wirtschaftlichkeit der Verfahren herrscht oftmals noch Unklarheit, da geeignete Methoden fehlen, um diese zu bewerten. Bestehende Methoden und Werkzeuge zur Bewertung der Wirtschaftlichkeit konventioneller Fertigungsverfahren sind dabei für die additive Fertigung nicht direkt nutzbar. In dem Artikel wird eine Methode zur modellgestützten Abbildung einer gesamten additiven Fertigungskette vorgestellt, welche auch die Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Prozesskettengliedern berücksichtigen soll. Eine konkrete Aussage bezüglich der Wirtschaftlichkeit der additiven Fertigung soll somit ermöglicht werden.

Kennzahlenbasierte Bewertung von RFID-Systemen

Der Beitrag beschreibt ein optimiertes Kennzahlensystem zur Bewertung von RFID-Systemen beim Einsatz in logistischen Prozessen. Das Verfahren bildet die Verhaltensmerkmale eines RFID-Systems in unterschiedlichen Kennzahlen ab. Die neu definierte Kommunikationsbelastbarkeit ermöglicht erstmals eine anwendungsbezogene Bewertung verschiedener RFID-Systeme auf Basis einer Kennzahl. Am Beispiel der Identifikation eines Regallagerplatzes wird die Aussagekraft des Kennzahlensystems dargestellt.

Produktentwicklung von Druckgussteilen

Die Produktentwicklung von Druckgussteilen kann flexibel, wirtschaftlich und schnell durch die Herstellung von RP-Unikaten und Metallabgüssen aus Keramikschalen realisiert werden. Dieser Weg eignet sich vor allem für komplexe Bauteile und macht eine Produkterprobung mit qualitativ deutlich verbesserter Aussagekraft trotz reduzierter Entwicklungskosten möglich. In Abgrenzung zum Sandguss, muss die Konstruktion der Bauteile nicht verändert werden. 
Durch eine gezielte Wärmebehandlung wird die Vergleichbarkeit der mechanischen Eigenschaften von Prototypen zu späteren Serienteilen möglich. Technisch sinnvolle Änderungen sind leicht und flexibel realisierbar, da werkzeuglos gefertigt wird. Für unerreichbare Hohlräume und Hinterschnitte kann in diesem Verfahren mit Keramikkernen als Einleger gearbeitet werden. Auch diese Kerne können werkzeuglos hergestellt werden. Ein Verzicht auf technisch Sinnvolles aus Kostengründen ist damit hinfällig.
In der Konstruktion ergeben sich neue Freiheitsgrade, so dass Ziele im Leichtbau, die Einsparung von Verbindungstechnik oder die erhöhte Materialeffizienz realisierbar werden. Die so entwickelten Bauteile sind insgesamt qualitativ hochwertiger und bilden die technischen Anforderungen bestmöglich ab. Damit kann die für die Erprobung benötigte Zahl der Prototypen verringert werden. 
Je komplexer die Geometrie der Bauteile, je stärker kommen die beschriebenen Effekte zum Tragen. Diese Aussage gilt für die Produktentwicklung und für Kleinserien, die herkömmlich zu teuer und zu schwer im Druckguss oder Schmiedeverfahren produziert werden

3D-Druck von Kunststoff-Medizinprodukten

Das Additive Manufacturing gewinnt im Bereich der Medizintechnik zur Herstellung von Prototypen bis hin zu Endprodukten zunehmend an Bedeutung. Ein großes Hemmnis stellen allerdings die relativ hohen Fertigungskosten dar. Hier bietet der verstärkte Einsatz der 3D-Drucktechnologie (3D Printing) ein erhebliches Potential zur Reduktion der Kosten. Aus dieser Motivation heraus wurde ein 3D-Druckverfahren zur Herstellung biokompatibler, sterilisierbarer Kunststoffmodelle entwickelt. Beim 3D-Druck-Verfahren handelt es sich um einen pulverbasierten Prozess zur schichtweisen Herstellung von Modellen direkt aus Computerdaten. Dabei werden dünne Schichten eines Pulvers auf eine Grundplatte aufgebracht, die dann durch gezielte Binderzugabe entsprechend des aktuellen Bauteilquerschnitts verfestigt werden. Ausgangsmaterial für diesen Prozess ist ein Granulatgemisch auf Basis von PMMA (Polymethylmethacrylat). Als Binderflüssigkeit wird ein Lösungsmittel eingesetzt. Die 3D gedruckten Modelle werden nach einer entsprechenden Trocknungszeit im Pulverbett entpackt und warmgelagert, um das Abdampfen des Lösungsmittels zu beschleunigen. Der Nachweis der Biokompatibilität der hergestellten Modelle erfolgte durch einen Test nach DIN EN ISO 10993-5. In Kooperation mit Anwendern wurden verschiedene Anwendungsbeispiele wie Bohrschablonen, Otoplastiken, Gebissmodelle und Modelle für die präoperative Planung realisiert und charakterisiert.

Entwicklung textiler Maschinenelemente für den Einsatz in Windkraftanlagen und Seilwinden

Es sollen hochfeste, gewichtreduzierte Zug- und Tragmittel aus hochmodularen (HM) und hochfesten (HT) Fasern validiert und dabei sowohl runde als auch flache, riemenartige Strukturen untersucht werden. Dadurch sind effizientere Fördersysteme und die Überwindung technischer Grenzen möglich. Darüber hinaus soll das Hauptkriterium für ein breites Anwendungsspektrum geschaffen werden: ein anerkanntes, zerstörungsfreies Prüfverfahren, mit dem der Austausch- bzw. Wartungszeitpunkt des textilen Tragmittels bestimmt werden kann. Können die o. g. Punkte erfolgreich bearbeitet werden, erfolgt eine Ausdehnung der textilen Strukturen in den Bereich kraftübertragender Maschinenelemente. Anhand von Feldversuchen in fördertechnischen Anlagen im Bergbau/ Intralogistik soll erstmals der vollständige Nachweis geführt werden, dass derartige textile Strukturen in technischen Anwendungen eingesetzt werden können. Der Nachweis umfasst die Validierung einer Vielzahl von Einzelschwerpunkten wie die Entwicklung einer Endlos-Herstellungstechnologie bzw. Endverbindung, die Tragmitteldimensionierung, die Erbringung von Festigkeitsnachweisen, die Erarbeitung von Vorschriften und die Erprobung der Verfahren zur Zustandsüberwachung.

Wissenschaftliche Validität als Qualitätsmerkmal der Zukunftsforschung

Zukunftsforschung beansprucht, wissenschaftlichen Kriterien zu genügen. Anders als in anderen Disziplinen trifft man jedoch in diesem Fachgebiet auf besondere Herausforderungen hinsichtlich der Kriterien wissenschaftlicher Validität und an die Verfahren ihrer Prüfung, da übliche Ansätze wie die empirische Bewährung oder logische Ableitung in der Zukunftsforschung nicht anwendbar sind. Stattdessen können, so die hier vertretene These, strukturelle Überlegungen aus der Kohärenztheorie der Wahrheit übertragen werden, um die wissenschaftliche Qualität von Zukunftsaussagen konzeptuell zu begreifen und mit Kriterien zur Validierung zu operationalisieren. Entscheidend ist, dass Aussagen der Zukunftsforschung transparent in ihre Bestandteile zerlegt werden und dass sowohl für die Bestandteile als auch für die Art und Weise der Zusammenfügung der Bestandteile belastbare Argumente angeführt werden können. Der Beitrag schließt mit Überlegungen, was von einer explizit wissenschaftlichen Validierung von Zukunftsüberlegungen erwartet werden kann und was nicht.

Climate Engineering: gesellschaftliches Konfliktpotenzial und öffentliche Partizipationsmöglichkeiten

Aufbauend auf den Ergebnissen einer Literatur- und Medienanalyse wurde erstmals zum Thema Climate Engineering ein sogenanntes Gruppen-Delphi durchgeführt, um aktuelle und argumentativ fundierte Einschätzungen von Experten zu den möglichen sozialen und kulturellen Folgen von Climate Engineering, insbesondere auch in Deutschland, zu erhalten. Die Ergebnisse dieser diskursiven Form der Expertenbefragung zeigen deutlich, dass die Verfahren des Climate Engineering differenziert betrachtet und bewertet werden müssen. Auf Akzeptanzprobleme stoßen vor allem Maßnahmen, bei denen hohe Unsicherheit über die potenziellen Nebenwirkungen besteht. In der Literatur und unter den Experten besteht Einigkeit darüber, dass es bereits jetzt, in der Frühphase der Entwicklung von Climate Engineering-Strategien, notwendig sei, die Bürger über diese Technologien und Strategien aufzuklären.

Method of collaborative detection of autonomous transport vehicles based on laser rangefinder data

To master changing performance demands, autonomous transport vehicles are deployed to make inhouse material flow applications more flexible. The socalled cellular transport system consists of a multitude of small scale transport vehicles which shall be able to form a swarm. Therefore the vehicles need to detect each other, exchange information amongst each other and sense their environment. By provision of peripherally acquired information of other transport entities, more convenient decisions can be made in terms of navigation and collision avoidance. This paper is a contribution to collective utilization of sensor data in the swarm of cellular transport vehicles.

Planung und Risikobewertung projektspezifischer Produktionsnetzwerke

Bei Einzel‐ und Kleinserienfertigung müssen sowohl langfristige Kooperationspartner als auch auftrags-spezifische, internationale Partner und Lieferanten in die Produktion komplexer Investitionsgüter einbezogen werden. Zunehmend sind kleine und mittlere Unternehmen (KMU) herausgefordert nicht nur technische Komponenten zu liefern, sondern die komplette Projektplanung zu realisieren. Im Forschungsprojekt „PIP“ soll ein Verfahren entwickelt werden, das gerade KMU des Maschinen- und Anlagenbaus bei der aufwandsmi-nimierten Partner- und Lieferantenauswahl sowie der Einschätzung möglicher Projektrisiken unterstützt. Der vorliegende Artikel beschreibt Rahmenbedingungen beim Aufbau projektspezifischer Produktionsnetzwerke sowie Lösungsansätze zu deren verbesserter Planung und Risikobewertung.

Vergleich von additiv und herkömmlich gefertigten Strukturen für ein neuartiges Regalfahrzeug

Der Einsatz additiver Fertigungsverfahren ist in den vergangenen Jahren stark angestiegen. Technische Weiterentwicklungen der Maschinen machen den Einsatz dieser Fertigungsverfahren für Industrieanwen-dungen immer attraktiver. In einer Untersuchung am Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML wurden die Einsatzmöglichkeiten additiver Fertigungsverfahren im Bereich autonomer Regalfahrzeuge analysiert. Die Adaption eines neuartigen Förderfahrzeuges für den Einsatz in Regalanlagen steht hierbei im Fokus der Untersuchung. Diese Analyse stellt die Besonderheiten der additiven Fertigung heraus und vergleicht den Herstellungsprozess mit herkömmlichen Verfahren.

Schadensanalyse hochfester Faserseile

Bis heute werden in Unstetigförderern, wie Kränen und Aufzügen, fast ausschließlich Stahldrahtseile und Stahlketten eingesetzt. Gleichwohl weisen diese Zugmittel wesentliche Nachteile, wie z. B. eine hohe Ei-genmasse, geringe Biegeflexibilität und Korrosionsempfindlichkeit, auf. Um den stetig wachsenden Anforderungen insbesondere im Bereich der „laufenden Seile“ gerecht werden zu können, müssen alternative Zugmittel, unter Verwendung neuer Technologien und Werkstoffe, entwickelt und durch systematische Untersuchungen zur Serienreife geführt werden. Hochfeste Faserseile weisen bereits heute vielversprechende mechanische Eigenschaften hinsichtlich Zugfestigkeit, Schwingungsverhalten und Biegewechselfestigkeit auf. Dennoch ist ihr Einsatz aufgrund fehlender systematischer Untersuchungen, unzureichender Dimensionierungsgrundlagen sowie fehlender Verfahren zur Ablegereifeerkennung, zum gegenwärtigen Zeitpunkt nicht möglich. Mit Hilfe neuer Techniken und Verfahren, wie beispielsweise einer Mehrzonenbiegewechselmaschine für die Seilprüfung und der Computertomographie für die Seilanalyse sollen neue Erkenntnisse über das Ver-schleißverhalten von Faserseilen gewonnen und daraus abgeleitet neue Seilkonstruktionen sowie Ablegekriterien entstehen.

FiFi – Robuste Personenerkennung gestengesteuerter Fahrzeuge in der Intralogistik

Die Steuerung des Fahrerlosen Transportfahrzeuges „FiFi“ erfolgt berührungslos durch Gesten- und Personenerkennung basierend auf 3D-Daten der Umgebung. Die genutzten Verfahren zur Personenerkennung führen in einigen Fällen zur Falsch-Erkennung von Personen in Objekten. Das Paper beschreibt die Ursachen der Fehlerkennung und stellt die umgesetzten Lösungsansätze zur Vermeidung vor. Experimente bestätigen, dass die entwickelten Verfahren die Robustheit des Systems erhöhen.