6.2.2 Fertigungstechnik

6.2.2 Fertigungstechnik

6.2.2.1 Grundlagen / Fertigungstechnologien

Trends in der Fertigung Werkzeugmaschinen

6.2.2.2 Der Fertigungsprozess 6.2.2.3-7 Fertigungsverfahren

6.2.2.8 Gestaltung von Fertigungsprozessketten

Technologie

• Trends in der Fertigung

• Werkzeuge

• Werkzeugmaschinen

• Messtechnik

Verfahren

• Urformen

• Umformen

• Trennen

• Fügen

• Beschichten,

Stoffeigenschaften ändern

Prozess

• Der Fertigungsprozess

• Gestaltung von Fertigungsprozessketten

Trends in der Fertigung

Entwicklungen und Trends in der modernen Fertigung

• Ressourcen- und Energieeffizienz

• Neue Werkstoffe / Funktionswerkstoffe

• Miniaturisierung von Komponenten, Leichtbau

• Funktionsanreicherung der Produkte

• Life Cycle Management

Neue Fertigungstechnologien

Fertigungsprozesse

Mikro- und

Nanotechnologien Sensorik / Aktorik

Integration Mikro-

Mechatronik Optoelektronik

→ im technologischen Grenzbereich (Herstellbarkeit)

→ im betriebswirtschaftlichen Grenzbereich (Wettbewerbsfähigkeit)

Design for Rapid Manufacturing

Beispiel: Greifwerkzeug

Funktionswerkstoffe

Funktionswerkstoffe zeichnen sich durch besondere mechanische Eigenschaften aus, die sich gezielt beeinflussen lassen, um die Eigenschaften eines Bauteils zu verändern. Bei Funktionswerkstoffen steht der Verwendungs- und Einsatzzweck (z. B. extreme Festigkeit,

Wärmebeständigkeit, Verschleißfestigkeit oder große Festigkeit bei geringer Dichte) im Vordergrund, nicht die konstruktive Gestaltung von Bauteilen.

Bild: PREMIUM AEROTEC

Quelle: GFE-Gesellschaft für Fertigungstechnik und Entwicklung

Trends:

• Stähle mit großen Härtegraden als gebrauchsfertig wärmebehandelte Stähle

• Kombination aus hohem Mangangehalt, Silizium und Aluminium (Leichtbaustähle)

• „Feineinstellung“ der Materialeigenschaften, sog. „dehnbare“ Stähle

• „intelligente“ Stähle

• Aluminium Strukturbauteile

• Titan / Titanlegierungen

• Kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (großflächige CFK- Bauteile)

• Faser- Metall- Laminat aus Aluminium und GFK (Glare / Glare-Schichtverbunde)

• Aluminium- Lithium- Legierungen

• Keramik- Bauteile

Intelligenter Materialmix

Funktionsanreicherung und Funktionsintegration bei Produkten

Ziel:

Beispiele:

Integrierte RFIDs, Integrierte Piezo-Drucksensoren Integrierte Thermoelemente, Integrierte Dehnungsmessstreifen

• Verringerung der Anzahl von Bauteilen

• Verringerung der Anzahl von Zukaufteilen

• Wertsteigerung von Komponenten

• Alleinstellungsmerkmale für Hersteller

• Intelligentere Bauteile, Baugruppen und Systeme

Hochleistungsbearbeitungstechnologien

• Erhöhung der Produktivität (Bauteile je Zeiteinheit)

• Erhöhung des Zeitspanvolumens

• Haupt- und Nebenzeiten Reduzierung

• Kostenminimierung

• Simulation

• CAx-Strategien

Komplettbearbeitung Hartbearbeitung Trockenbearbeitung Hybride Prozesse

Hochgeschwindigkeitsbearbeitung (High Speed Cutting)

Hochleistungsbearbeitung (High Performance Cutting)

Fertigungsprozesse

Werkzeuge und Maschinen

Bild: GFE-Gesellschaft für Fertigungstechnik und Entwicklung

Bild: Hochschule Coburg

Sensorintegration in Maschinenkomponenten

• sensorbasierte Erfassung prozessrelevanter Kenngrößen

• Hochgenaue Erfassung von Positions- und Lageveränderungen in Maschinenkomponenten

• Beispiel: Sensoren von Rillenkugellagern messen Drehzahl, Drehmoment, Kraft, Temperatur und Schwingungen

Innovative Beschichtungen

• Erhöhung der Bearbeitungsgeschwindigkeit

• Verbesserung der Verschleißeigenschaften, Verminderung von Reibung

• Erhöhung der Standzeiten

• Anwendungen: Zerspanungswerkzeuge, Spritzgusswerkzeuge, Biegewerkzeuge

Einordnung der Trends im PLC

product life cycle

• Design for Rapid Manufactoring

• Funktionsanreicherung von Produkten

• Funktionsintegration bei Produkten

• Funktionswerkstoffe

• Mikro- und Nanotechnologie

Arbeitsvorbereitung

Arbeits- Arbeits- planung steuerung

Fertigung

Teile- Montage fertigung

Produktentwicklung

Produkt- Produkt planung konstruktion

• Hochleistungsbearbeitungstechnologien o Komplettbearbeitung

o Hartbearbeitung o Trockenbearbeitung o Hybride Prozesse

• Werkzeuge und Maschinen o Sensor- Aktorintegration o Mikro- und Nanotechnologie o Innovative Beschichtungen

Produkt Prozessplanung Technologie

6.2.2.1 Grundlagen / Fertigungstechnologien

Zusammenfassung und Fazit Trends in der Fertigung

• Design for Rapid Manufactoring → optimierte Struktur, einfachere Montage

• Funktionswerkstoffe → weniger Bauteile, optimierte Bauteile (Leichtbau)

• Funktionsanreicherung und Funktionsintegration bei Produkten → Integration sensorischer / elektronischer und aktorischer Komponenten

• Hochleistungsbearbeitungstechnologien → Komplettbearbeitung, Hartbearbeitung, Trockenbearbeitung, Hybride Prozesse

• Werkzeuge und Maschinen → Integration sensorischer Komponenten; Innovative Beschichtungen

• Einordnung der Trends im PLC

Ausblick

Grundlagen für fertigungsbezogene Werkzeugmaschinen

• Maschinenführungen, Maschinenantriebe, Maschinengestelle

• Wegmess- Systeme

• Werkzeugaufnahmen, Spannsysteme

• Schneidstoffe, Werkzeuge, Kühlmittel