KONKRET FRAUNHOFER-INSTITUT FÜR WERKZEUGMASCHINEN UND UMFORMTECHNIK IWU 1 1 Prozessketten durch die Verbindung von effizienten Fertigungstechnologien und ULTRAKURZE PROZESSKETTEN FÜR GETRIEBEHOHLWELLEN intelligentem Energie- und Ressourcenmanagement wirtschaftlicher gestalten Das E³-Konzept setzt die Betrachtungsebenen von Technologien und Anlagen, von Logistik- und Fabrikprozessen sowie von der Einbindung des Menschen in die Produktion in einen neuen analytisch-methodischen Kontext. Dieser veränderte Blickwinkel eröffnet durch die Anwendung, Ausnutzung und Umsetzung von Fraunhofer-Institut für Synergien neue Möglichkeiten für konkrete Lösungen zentraler Werkzeugmaschinen und produktionstechnischer Herausforderungen. Umformtechnik IWU Reichenhainer Straße 88 09126 Chemnitz Herausforderung neuen, effizienteren Technologien und © Fraunhofer IWU, 2015 Prozesse anzupassen. Die Entwicklung Abteilung Kaltmassiv- und Das Fraunhofer IWU hat sich eine führende von ganzheitlichen umformbasierten Pro- Präzisionsumformung Rolle in der umformtechnischen Herstellung zessketten, vom technologieangepassten Dr.-Ing. Udo Hellfritzsch rotationssymmetrischer Bauteile erarbeitet. Bauteildesign über die vergleichende Bau- Telefon +49 351 5397-1334 Speziell in der umformtechnischen teilanalyse mit konventionellen Verfahren, [email protected] Verzahnungsherstellung mittels Verzah- bis hin zur Einführung der Serienfertigung nungswalzen und der Hohlformgestaltung beim Endkunden, stehen im Fokus. Die Abteilung mittels Bohrungsdrücken wurden zwei technischen Voraussetzungen für die Unternehmensmanagement Verfahren entwickelt, die zur Optimierung Erprobung solcher neuen, ultrakurzen Pro- Dr.-Ing. Andreas Schlegel von produktionstechnischen Prozessketten zessketten unter Fabrikbedingungen wur- Telefon +49 351 5397-1177 unter dem Gesichtspunkt der Ressourcen- den im Kompetenzbereich Antriebsstrang [email protected] effizienz eingesetzt werden können. Bei der der »E³-Forschungsfabrik Ressourcen- Übertragung in die Praxis steht die Industrie effiziente Produktion« geschaffen. Um die www.iwu.fraunhofer.de allerdings vor der Herausforderung, vor- Einzelprozesse in Wechselwirkung ihrer www.e3-fabrik.de und nachgelagerte Prozessschritte an diese vor- und nachgelagerten Prozessschritte 2 aufeinander abzustimmen und auf Fehler und der Gebäudeleittechnik speisen frühzeitig reagieren zu können, muss die ein zentrales Energie- und Ressourcen- Gesamtprozesskette zudem möglichst managementsystem, die am Fraunhofer lückenlos überwacht werden. IWU entwickelte Plattform »Linked Factory«. Mit Hilfe von modernen Ansätzen zur Informationsverarbeitung, wie Linked- Lösungsansatz Technologie Fabrik und Logistik Data und Semantic Web Technologien, sollen die gesammelten Maschinendaten Mensch Im Rahmen des Fraunhofer-Leitprojekts hier mit den Kennwerten aus der Gebäude- E³-Produktion wird erstmals eine komplette leittechnik, der Logistik und relevanten Prozesskette für die Herstellung von betriebswirtschaftlichen Parametern Das E³-Konzept verzahnten Hohlwellen als Demonstrator verknüpft und zu nützlichen Informationen Umformbasierte Prozessketten abgebildet und erforscht. Diese Kompo- verdichtet werden. Mit mobilen IT-Tech- nenten sind im Getriebe eines Fahrzeugs nologien können die Maschinenbediener Energie- und ressourceneffiziente für die Drehmomentenübertragung im direkt auf Prozessvariationen reagieren und Produktion Antriebsstrang zuständig. Konventionell notwendige Optimierungen einleiten. Die Einbindung moderner IuK-Technolo- erfolgt die Fertigung in den Prozess- Prozesszeit zur Herstellung des Bauteils soll gien I Effiziente Produktionssysteme I schritten Schmieden, Drehen und Bohren, um 20 Prozent und der Materialeinsatz Innovative Technologien und Abwälzfräsen, Wärmebehandlung, Schlei- um 30 Prozent reduziert werden. Das Werkstoffe I Individualisierte Produkte fen sowie Festigkeitsstrahlen. In der neuen Leichtbaupotential liegt bei 10 Prozent. Prozesskette werden material-, zeit- und Emissionsneutrale Fabrik kostenintensive Zerspanprozesse, wie das Prozessüberwachung I Energie- und Tieflochbohren und das Abwälzfräsen, E³-Effekt durch ressourceneffiziente Umformprozes- Werkstoffkreisläufe I Null-FehlerProduktion I Energiemanagement I se, wie dem Bohrungsdrücken und dem Auf der Grundlage der Drei-Ebenen- Verzahnungswalzen, ersetzt. Zusätzlich zur Betrachtung von Technologie, Fabrik und Qualitätskreisläufe Optimierung der Einzeltechnologien und Mensch wird eine ultrakurze, umform- Einbindung des Menschen in die Fertigungsplanung werden auf Fabrikebene basierte Demonstratorprozesskette für Produktion neue Instrumente des Informations- die Herstellung von Getriebehohlwellen Wissen und Information I Mensch als managements und der Fabrikplanung abgebildet und unter Fabrikbedingungen kreativer Problemlöser in die Prozesskette integriert und untersucht. Neben der Auslegung und weiterentwickelt. Das Ziel ist eine mit der weiterführenden Optimierung der Gesamt- Fabrikumgebung vernetzte, vollständig prozesskette werden auch neue Ansätze zu überwachte und energetisch optimierte deren informationsseitigen Überwachung Prozesskette. Sensoren in den Maschinen durch den Menschen erprobt. Bildquellen Bild 1,2: Ines Escherich 2 Die verkürzte Demonstatorprozesskette bildet alle Herstellungsschritte für verzahnte Getriebehohlwellen ab © Fraunhofer IWU 2015