Berührungslose Oberflächenerfassung mittels PMD-Kameratechnologie im Braunkohletagebau

In Zusammenarbeit mit der RWE-Power AG forscht das Institut für Transport- und Automatisierungstechnik am Einsatz der PMD-Kameratechnologie zur berührungslosen Umgebungserfassung im industriellen Umfeld. Ziel ist, am Beispiel des Einsatzes bei der Braunkohleförderung mittels eines Schaufelradbaggers, die Umgebung des Abbaugerätes zu erfassen und im Modell darzustellen. Zu diesem Zweck wurde im Braunkohletagebau an einem Schaufelradbagger eine Messeinrichtung aufgebaut, die es ermöglichen soll, während des Gewinnungsprozesses die Tagebauoberfläche zu erfassen. Der Aufbau und der aktuelle Stand der Messungen werden im Beitrag vorgestellt.

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

Ermittlung von Leistungsgrenzen verschiedener Lagerstrategien unter Berücksichtigung zentraler Einflussgrößen

Am Lehrstuhl für Maschinenelemente und Technische Logistik der Helmut-Schmidt-Universität wurde ein neuer Modellierungsansatz zur Leistungsberechnung von Lagersystemen entwickelt. Das Modell basiert auf der mathematisch analytischen Berechnung der mittleren Spielzeit und ermöglicht die Berücksichtigung weitgehend beliebiger Lagerstrategien. Bei der Modellentwicklung wurden der lokale Auslastungsgrad sowie die lokale Verweildauer der einzelnen Lagerfächer als zentrale Einflussgrößen auf die Systemleistung identifiziert. Das Modell ermöglicht erstmals die Einflüsse dieser beiden grundlegenden Größen analytisch zu beschreiben und damit tiefere Einsichten in die wesentlichen Wirkzusammenhänge zu gewinnen.

Simulationsbasierte Entwicklung energieeffizienter Steuerungsstrategien für Materialflusssysteme

Die Kosten für die Energieversorgung eines Materialflusssystems übersteigen die Investitionskosten oft schon nach wenigen Jahren. Mit steigenden Energiepreisen wird dieser Zeitraum kürzer. Bei der Bewertung der Lebenszykluskosten eines Materialflusssystems rücken deshalb die Energiekosten immer mehr in den Vordergrund. Viele Möglichkeiten zur Energieeffizienz-Steigerung sind zwar bereits bekannt, jedoch wird davon meist nur punktuell, nicht aber systematisch Gebrauch gemacht. Dies gilt insbesondere für die Ebene der Anlagen- bzw. Systemsteuerung. Die Bemühungen um eine Steigerung der Energieeffizienz in der Intralogistik fokussieren bislang auf die Optimierung fördertechnischer Komponenten (Leichtbau, Antriebe). Damit wird jedoch nur das Symptom behandelt, nicht aber die Ursache: Der energetische Aufwand für Transportvorgänge – das Symptom – muss zweifellos reduziert werden. Das geschieht auch bereits. Zugleich ist aber sicherzustellen, dass zur Lösung einer konkreten logistischen Aufgabenstellung – der Ursache – Transporte nur im tatsächlich erforderlichen Umfang und in der richtigen Weise durchgeführt werden. Dafür Sorge zu tragen, ist Aufgabe einer energieeffizienten Anlagensteuerung. Die Forschungsarbeiten an der TU Dresden verfolgen drei Ziele: (a) Der Zusammenhang zwischen der mechanischen Leistung und dem elektrischen Energieverbrauch typischer Fördertechnik-Komponenten soll allgemeingültig beschrieben werden. (b) Es sollen Routinen entwickelt werden, mit denen in der ereignisdiskreten Simulation die mechanische Leistung einer Anlage und der resultierende elektrische Energieverbrauch bestimmt wird. (c) Mithilfe der Simulation soll gezeigt werden, wie und in welchem Umfang optimierte Steuerungsstrategien die Energieeffizienz von Materialflusssystemen steigern.

Verfügbarkeit und Leistung – Synthese zweier Kennwerte für die anforderungsgerechte Planung intralogistischer Systeme

Hohe Leistungsfähigkeit bei niedrigen Kosten sowie hoher Servicegrad und Flexibilität bilden die maßgeblichen Zielkriterien für intralogistische Systeme. Die daraus resultierende Anforderung der Systembetreiber nach einer adäquaten Leistungserbringung ist im Wesentlichen als mengen- und zeitgerechte Bewältigung der in das System eingegebenen Last zu verstehen. Bei der Erfüllung dieser dynamischen Anforderungen sind insbesondere drei Faktoren zu berücksichtigen, die einen Einfluss auf die Leistungserbringung besitzen. Hierbei handelt es sich um die technische Verfügbarkeit, die maximale Leistungsfähigkeit (Grenzleistung) sowie die Steuerungsstrategie auf operativer bzw. dispositiver Ebene. Die Untersuchung des Zusammenwirkens dieser Faktoren und die Zusammenführung dieser zu einem integrativen Berechnungsmodell sind Gegenstand aktueller Forschungsarbeiten am Lehrstuhl für Förder- und Lagerwesen. Ziel hierbei ist es, bereits im Rahmen der Systemplanung die zu erwartende, tatsächlich nutzbare Systemleistung zu ermitteln und bei der Systemgestaltung zu berücksichtigen, ohne hierfür aufwändige Simulationsstudien durchführen zu müssen. Der folgende Beitrag fasst die im Rahmen des Sonderforschungsbereich 696 der Deutschen Forschungsgemeinschaft erarbeiteten Ergebnisse aus dem Bereich der technischen Verfügbarkeit zusammen und gibt einen Ausblick auf weitere Arbeiten, die zur Entwicklung des integrierten Berechnungsmodells der Leistungsverfügbarkeit notwendig sind.

Auslegung, Konstruktion und Fertigung von strömungsmechanischen Funktionsprototypen mittels Rapid Manufacturing

Bei der Fertigung von Funktionsbauteilen für Strömungsversuche spielt das Design und die Komplexität der Bauteilgeometrie eine wesentliche Rolle. Ziel der interdisziplinären Zusammenarbeit der Lehrstühle Strömungsmaschinen, Rechnereinsatz in der Konstruktion und Fertigungstechnik mit dem Rapid Technology Center (RTC) an der Universität Duisburg-Essen ist es, das Potenzial der additiven Fertigungsverfahren bei der Herstellung von Funktionsprototypen für strömungsmechanische Anwendungen effektiv zu nutzen. An verschiedenen, auf dieser Kooperation beruhenden, Best Practise Beispielen wird gezeigt wie das Laser-Sintern in die Prozesskette zur Herstellung von Laufrädern u. Ä. in unterschiedlichen Größenordnungen integriert werden kann. In diesem Zusammenhang werden auch die Vorüberlegungen (z. B. durch Simulation), Wechselwirkungen und Folgeprozesse, die mit dieser Fertigungstechnologie verbunden sind, aufgezeigt.

Funktionsintegration im Werkzeugbau durch laseradditive Fertigung

Werkzeugbauer stellen anspruchsvolle Spritzgießwerkzeuge als Einzelanfertigung oder in kleiner Stückzahl her. Dabei unterliegen sie einem hohen Zeit- und Kostendruck durch die Forderung der Kunden nach einer kurzen Time-to-Market und der Konkurrenz aus Niedriglohnländern. Eine Innovation des Werkzeugbaus zur Reduzierung von Zeit und Kosten ist die Integration von zusätzlichen Funktionen in bestehende Komponenten. Am Institut für Laser- und Anlagensystemtechnik der TU Hamburg-Harburg wurde in Zusammenarbeit mit Werkzeugbau Siegfried Hofmann und Concept Laser ein Druckluftauswerfersystem für Spritzgießwerkzeuge entwickelt. Dieses System kann klassische Auswerferstifte vollständig ersetzen. Die Integration von Druckluftauswerfern in laseradditiv gefertigte Werkzeugeinsätze mit konturnaher Kühlung erfolgt kostenneutral, da sich die Fertigungszeit des Einsatzes durch das zusätzliche System nicht verlängert und eine Druckluftsteuerung bereits in Spritzgießmaschinen vorhanden ist. Zusätzlich entfällt durch das Druckluftauswerfersystem das komplette mechanische Auswerferpaket. Durch diese Einsparungen reduzieren sich Zeit und Kosten für das Werkzeug.

Auslegung, Konstruktion und Fertigung von strömungsmechanischen Funktionsprototypen mittels Rapid Manufacturing

Bei der Fertigung von Funktionsbauteilen für Strömungsversuche spielt das Design und die Komplexität der Bauteilgeometrie eine wesentliche Rolle. Ziel der interdisziplinären Zusammenarbeit der Lehrstühle Strömungsmaschinen, Rechnereinsatz in der Konstruktion und Fertigungstechnik mit dem Rapid Technology Center (RTC) an der Universität Duisburg-Essen ist es, das Potenzial der additiven Fertigungsverfahren bei der Herstellung von Funktionsprototypen für strömungsmechanische Anwendungen effektiv zu nutzen. An verschiedenen, auf dieser Kooperation beruhenden, Best Practise Beispielen wird gezeigt wie das Laser-Sintern in die Prozesskette zur Herstellung von Laufrädern u. Ä. in unterschiedlichen Größenordnungen integriert werden kann. In diesem Zusammenhang werden auch die Vorüberlegungen (z. B. durch Simulation), Wechselwirkungen und Folgeprozesse, die mit dieser Fertigungstechnologie verbunden sind, aufgezeigt.

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.

Integration of Truncated Distributions in Exponential Family with Simulation Models of Logistics and Supply Chain Management

Truncated distributions of the exponential family have great influence in the simulation models. This paper discusses the truncated Weibull distribution specifically. The truncation of the distribution is achieved by the Maximum Likelihood Estimation method or combined with the expectation and variance expressions. After the fitting of distribution, the goodness-of-fit tests (the Chi-Square test and the Kolmogorov-Smirnov test) are executed to rule out the rejected hypotheses. Finally the distributions are integrated in various simulation models, e. g. shipment consolidation model, to compare the influence of truncated and original versions of Weibull distribution on the model.

Prediction of PA12 melt viscosity in Laser Sintering by a Time and Temperature dependent rheological model

Ein auf Basis von Prozessdaten kalibriertes Viskositätsmodell wird vorgeschlagen und zur Vorhersage der Viskosität einer Polyamid 12 (PA12) Kunststoffschmelze als Funktion von Zeit, Temperatur und Schergeschwindigkeit angewandt. Im ersten Schritt wurde das Viskositätsmodell aus experimentellen Daten abgeleitet. Es beruht hauptsächlich auf dem drei-parametrigen Ansatz von Carreau, wobei zwei zusätzliche Verschiebungsfaktoren eingesetzt werden. Die Temperaturabhängigkeit der Viskosität wird mithilfe des Verschiebungsfaktors aT von Arrhenius berücksichtigt. Ein weiterer Verschiebungsfaktor aSC (Structural Change) wird eingeführt, der die Strukturänderung von PA12 als Folge der Prozessbedingungen beim Lasersintern beschreibt. Beobachtet wurde die Strukturänderung in Form einer signifikanten Viskositätserhöhung. Es wurde geschlussfolgert, dass diese Viskositätserhöhung auf einen Molmassenaufbau zurückzuführen ist und als Nachkondensation verstanden werden kann. Abhängig von den Zeit- und Temperaturbedingungen wurde festgestellt, dass die Viskosität als Folge des Molmassenaufbaus exponentiell gegen eine irreversible Grenze strebt. Die Geschwindigkeit dieser Nachkondensation ist zeit- und temperaturabhängig. Es wird angenommen, dass die Pulverbetttemperatur einen Molmassenaufbau verursacht und es damit zur Kettenverlängerung kommt. Dieser fortschreitende Prozess der zunehmenden Kettenlängen setzt molekulare Beweglichkeit herab und unterbindet die weitere Nachkondensation. Der Verschiebungsfaktor aSC drückt diese physikalisch-chemische Modellvorstellung aus und beinhaltet zwei zusätzliche Parameter. Der Parameter aSC,UL entspricht der oberen Viskositätsgrenze, wohingegen k0 die Strukturänderungsrate angibt. Es wurde weiterhin festgestellt, dass es folglich nützlich ist zwischen einer Fließaktivierungsenergie und einer Strukturänderungsaktivierungsenergie für die Berechnung von aT und aSC zu unterscheiden. Die Optimierung der Modellparameter erfolgte mithilfe eines genetischen Algorithmus. Zwischen berechneten und gemessenen Viskositäten wurde eine gute Übereinstimmung gefunden, so dass das Viskositätsmodell in der Lage ist die Viskosität einer PA12 Kunststoffschmelze als Folge eines kombinierten Lasersinter Zeit- und Temperatureinflusses vorherzusagen. Das Modell wurde im zweiten Schritt angewandt, um die Viskosität während des Lasersinter-Prozesses in Abhängigkeit von der Energiedichte zu berechnen. Hierzu wurden Prozessdaten, wie Schmelzetemperatur und Belichtungszeit benutzt, die mithilfe einer High-Speed Thermografiekamera on-line gemessen wurden. Abschließend wurde der Einfluss der Strukturänderung auf das Viskositätsniveau im Prozess aufgezeigt.

Optical Indoor Positioning of Vehicles

Indoor positioning is the backbone of many advanced intra-logistic applications. As opposed to unified outdoor satellite positioning systems, there are many different technical approaches to indoor positioning. Depending on the application, there are different trade-offs between accuracy, range, and costs. In this paper we present a new concept for a 4-degree-of-freedom (4-DOF) positioning system to be used for vehicle tracing in a logistic facility. The system employs optical data transmission between active infrastructure and receiver devices. Compared to existing systems, these optical technologies promise to achieve better accuracy at lower costs. We will introduce the positioning algorithm and an experimental setup of the system.

Untersuchung und Modellierung der Schwingungsübertragung von Flurförderzeugreifen

In einem Gemeinschaftsprojekt der Technischen Universität München und der Helmut-Schmidt-Universität Hamburg werden die vertikaldynamischen Eigenschaften der bei Gabelstaplern verbreiteten Superelastik-Reifen (SE-Reifen) experimentell untersucht und das dynamische Verhalten der Reifen in ein numerisches Modell überführt. Der Beitrag geht auf die hierzu aufgebauten Versuchsstände, die Ermittlung der Kennwerte und den Aufbau des numerischen Reifenmodells ein.

Ansätze zur Ermittlung und Reduktion nichtproduktiver Zeiten an Tiefbohranlagen

Aufgrund der hohen Kosten für Tiefbohrungen ist eine wirtschaftliche Stromerzeugung aus der tiefen Geothermie derzeit nur bedingt möglich. Da die Herstellkosten einer Tiefbohrung direkt von der Herstellzeit abhängig sind, wird eine Optimierung der nichtproduktiven Prozesse angestrebt. Vorrangig sind die Prozesse zu betrachten und zu optimieren, durch die eine Unterbrechung des Bohrens auftritt. Dies ist hauptsächlich beim Transport der Rohre zwischen Lager und Arbeitsplattform sowie bei den Verschraubungsprozessen der Rohre der Fall. Im Rahmen dieses Beitrags werden Konzepte zur Umgestaltung dieser Prozesse und Bewegungsabläufe an Tiefbohranlagen entwickelt und auf ihr zeitliches Einsparpotential untersucht.

“Advertising Psychology – The Blog Seminar”.

The aim of the web-based course “Advertising Psychology – The Blog Seminar” was to offer a contemporary teaching design using typical Web 2.0 characteristics such as comments, discussions and social media integration which covers facebook and Twitter support, as nowadays, this is a common part of students’ everyday life. This weblog (blog)-based seminar for Advertising Psychology was set up in order to make the course accessible to students from different campuses in the Ruhr metropolitan area. The technical aspect of the open-source content management system Drupal 6.0 and the didactical course structure, based on Merrill’s five first principles of instruction, are introduced. To date, this blog seminar has been conducted three times with a total of 84 participants, who were asked to rate the course according to the benefits of different didactical elements and with regard to Kirkpatrick’s levels of evaluation model. This model covers a) reactions such as reported enjoyment, perceived usefulness and perceived difficulty, and b) effects on learning through the subjectively reported increase in knowledge and attitude towards the seminar. Overall, the blog seminar was evaluated very positively and can be considered as providing support for achieving the learning objectives. However, a successful blended learning approach should always be tailored to the learning contents and the environment.