Beginnend mit der Signalerfassung, weitergehend über die nachfolgende intelligente Auswertung und Schadenseinschätzung bis hin zur Archivierung relevanter Betriebssignale ist im Projekt ZuPack ein umfassendes Zustandsüberwachungssystem entwickelt worden. Ziel war es, speziell für die hochbelasteten Komponenten und besonderen Anforderungen im Verpackungsmaschinenbereich, eine kostengünstige und durchgängige Lösung zu bieten, die prototypisch an den Maschinen der drei im Projekt vertretenen Maschinenhersteller aufgebaut wurde. Durchgängigkeit bedeutet in diesem Fall eine saubere Integration intelligenter Komponenten und Sensorsysteme in die Maschine und ihre Bedienung. Resultierend aus der exakten Kenntnis des Maschinenzustands wird Anwendern die vorausschauende Planung ihrer Instandhaltungseinsätze und deren Abstimmung auf die meist kontinuierliche Produktion ermöglicht.

In den nächsten Jahren werden Gesellschaft und Technologie verstärkt durch tiefgreifende und nachhaltige Veränderungen beeinflusst. Auch die Produktionstechnik bleibt von diesen Veränderungen nicht unberührt. Insbesondere die Megatrends Mobilität, Logistik und Ressourcenverknappung führen zu einem tiefgreifenden Wandel in der Produktionstechnik. Aus diesem Grund stand die Summer School 2011 der Wissenschaftlichen Gesellschaft für Produktionstechnik und des Exzellenzcluster „Integrative Produktionstechnik für Hochlohnländer“, die vom 31. Juli bis 5. August 2011 an der RWTH Aachen durchgeführt wurde, unter dem Motto: „Megatrends und ihre Auswirkungen auf die Produktionstechnik“. 32 Teilnehmer von WGP-Instituten aus Deutschland erarbeiteten ein Maßnahmenprogramm zur Sicherstellung der Zukunftsfähigkeit der Produktion in Hochlohnländern. Der vorliegende Abschlussbericht fasst die Ergebnisse der Summer School 2011 zusammen. Des Weiteren wird ein Einblick in die Vorträge gegeben, Eindrücke der Summer School werden dargestellt und die Teilnehmerinnen und Teilnehmer werden vorgestellt.

Neue Lichtquellen wie Hochleistungs-LEDs erfordern in vielen Anwendungen angepasste Sekundär-Optiken, weil sich ihre Strahlcharakteristik deutlich von der traditioneller Leuchtmittel unterscheidet. Durch die Auslegung von Freiformoptiken kann das Licht bestmöglich genutzt werden. Zugleich wird oft eine Verkleinerung der Optik gegenüber klassischen Systemen erreicht. Derartige Optiken werden – auf Grund der hohen Stückzahlen – durch Spritzgießen hergestellt. Die geringe Größe moderner Vorsatzoptiken mit Freiformgeometrie führt zu hohen Anforderungen an die Formgenauigkeit. Dies wiederum erfordert beim konventionellen Spritzgießen hohe Zykluszeiten und steigert damit zugleich die Kosten- und Energieaufwände für die Herstellung. Daher ist eine Reduktion der Zykluszeit angestrebt, die allerdings häufig zu unerwünschten optischen Nebeneffekten führt, beispielsweise durch gesteigerte Doppelbrechung im Material oder höhere Formabweichungen. Das Ziel des Projekts OPTILIGHT war es daher, hocheffiziente Beleuchtungssysteme für technische Anwendungen, bestehend aus Freiformlinsen und -reflektoren, unter Verwendung von komplexen Freiformoptiken zu entwickeln und für die Anwendung nutzbar zu machen. Die erreichten Ergebnisse wurden am Beispiel der Straßenbeleuchtung demonstriert. Neben der Auslegung dieser Optiken ist die ressourcenbewusste Herstellung ein Kernpunkt der Entwicklungen im Projekt. Auf diese Weise werden zwei Potenziale zur Steigerung der Ressourceneffizienz genutzt: Erstens durch die Auslegung und Gestaltung der Optiken, zweitens durch die Produktion dieser Optiken mittels angepasster Spritzprägeverfahren. Die im Projekt entwickelten Straßenleuchten mit speziell gestalteten Optiken erfüllen die geltenden Normen bei einer um bis zu 50 % gesenkten Gesamtleistungsaufnahme im Vergleich zum verfügbaren Stand der Technik. Dies ermöglicht den Einsatz von weniger Leuchten durch größere Mastabstände und spart somit erheblichen Wartungs- und Instandhaltungsaufwand. Eine Übertragung der Ergebnisse auf andere Einsatzbereiche technischer Leuchten ist uneingeschränkt möglich, sofern die quantitative Modellierung des gewünschten Beleuchtungsverhaltens möglich ist. Effizient ausgeleuchteten Industriehallen, Flughäfen oder Büros steht somit nichts mehr im Weg.

Das Verbundprojekt 'Logistikkonzept für die wandelbare Mikroproduktion durch hoch flexible Materialflusstechnik – AutoMiPro' ist ein im BMBF-Rahmenkonzept 'Forschung für die Produktion von morgen' (Förderkennzeichen 02PB3140) gefördertes Projekt. Das Ziel des Verbundvorhabens 'AutoMiPro' war die Schaffung soft- und hardwareseitiger Lösungen für die besonderen Anforderungen und Randbedingungen der durch kleine Stückzahlen und hohe Variantenzahl geprägten Mikro- und Präzisionstechnik. Es umfasste die Entwicklung methodischer (Konzept), informationstechnischer (Software) und anlagentechnischer (Hardware) Komponenten. Im Rahmen des Projektes wurden vier wesentliche Technologien entwickelt und in einer Demonstrationsanlage zu einer Produktionseinheit zusammengeführt: • Bauteilträger und Transportbehälter: Passiv fixierende, automatisiert handhabbare Bauteilträger und für den manuellen Transport geeignete Transportbehälter mit integrierter RFID-Speichertechnologie zur Verknüpfung von Material und Datenfluss. • Transport und Handhabungstechnik für eine anlageninterne, automatisierte Material- und Datenlogistik inklusive Bauteilträgertransport und Bauteilzuführung und universell einsetzbare Greiftechnik. • Steuerungstechnik: Universell einsetzbare, skalierbare und flexibel agierende Steuerungsarchitektur für Handhabungs- und Montageoperationen verschiedenster Bauteilgeometrien und Montageprozesse. • Datenverwaltung: Wandelbare RFID basierte Datenverwaltung zur Realisierung eines unternehmensübergreifenden und bauteilspezifischen Datenflusses. Der Vorteil des entwickelten logistischen Systems beruht auf einer durchgängigen Automatisierung der unternehmensübergreifenden Produktionskette. Des Weiteren ermöglichen die universell einsetzbaren Werkzeuge und die entsprechende Steuerungsstruktur eine deutliche Reduzierung bauteil- und prozessspezifischen Entwicklungs- Konstruktions- und Programmieraufwands.

Aufgrund der in den letzten Jahren deutlich gestiegenen Rohstoff- und Primärenergiepreise gewinnt das Thema Energieeffizienz in allen Bereichen der Industrie an Bedeutung. Neben der Betrachtung der Kosten für Energie gibt es weitere Argumente, die für die Weiterentwicklung energieeffizienter Produktionstechnologien spricht. Dazu zählen politische Vorgaben, wie die Steigerung der Energieproduktivität oder der Emissionsrechtehandel, und Umweltaspekte, wie der Klimaschutz, sowie die Ressourcenverknappung. Außerdem gibt es Argumente aus unternehmerischer Sicht, wie den Carbon Footprint, ein „grünes“ Firmenimage oder den Nutzen von energieeffizienten Technologien als Basis für eine Technologieführerschaft. In der Produktion sind Werkzeugmaschinen einer der Hauptverbraucher von Energie. Die gezielte Optimierung von Werkzeugmaschinen und ihrer Peripheriegeräte hat demzufolge einen signifikanten Einfluss auf die gesamte Energiebilanz. Produktionsanlagen und Maschinen, wie spanende und umformende Werkzeugmaschinen, werden bis heute bei den Untersuchungen zu Energiesparpotenzialen in der Industrie nicht systematisch berücksichtigt, weil das Wissen über entsprechende Maßnahmen zumeist fehlt. Das vom BMBF geförderte Forschungsverbundprojekt EWOTeK - Effizienzsteigerung von Werkzeugmaschinen durch Optimierung der Technologien zum Komponentenbetrieb - zielt auf die Verbesserung der Energieeffizienz von Werkzeugmaschinen ab. Als Basis dient die detaillierte Analyse des Energieverbrauchs von Werkzeugmaschinen und ihrer einzelnen Komponenten für verschiedene Betriebszustände von Werkzeugmaschinen. Ausgehend von dieser Analyse des Ist-Zustands lassen sich die Forschungsaktivitäten im Projekt EWOTeK in zwei Gruppen aufteilen. Zum einen werden Optimierungsmöglichkeiten aufgezeigt, die die Gesamtmaschine betreffen. Diese beinhalten Möglichkeiten der lernbasierten Lastermittlung und Strategien für den abgestuften Standby Zustand von Werkzeugmaschinen. Zum anderen werden auf der Ebene der Komponenten wesentliche Energieverbraucher von Werkzeugmaschinen optimiert. Dabei wird die Energieeffizienz der Nebenaggregate Kühlung, Kühlschmierstoffaufbereitung und bereitstellung sowie Hydraulik verbessert, indem ihre Leistungsaufnahme stärker an den Betriebszustand der Maschine gekoppelt wird. Außerdem wird die Spindel durch die Entwicklung einer bedarfsgerechten Schmierung von Spindellagern und eines Systems zur Absenkung des feldbildenden Stroms des Asynchronantriebs verbessert.

Die 3. Aachener Präzisionstage gewähren den Teilnehmern einen gezielten und strukturierten Einblick in technologische Grenzbereiche rund um die Präzisionstechnik. Die technisch orientierten Vorträge mit interdisziplinären Schwerpunkten erläutern aktuelle Entwicklungen entlang der Prozessketten für die Herstellung von Präzisions- und Mikrokomponenten. Namhafte Experten aus der Industrie stellen aktuelle Technologien und Entwicklungsschwerpunkte zur Diskussion und präsentieren ihre Ideen für die Zukunft der Präzisions- und Ultrapräzisionsfertigung. Der Tagungsband besteht aus einer Zusammenstellung der während der Tagung verwendeten Präsentationsfolien.

Final report of BMBF collaboration project 'ERANET-OPTICALSTRUCT' Many new developments in optical systems are driven by the quick improvements of LEDs as light source. The LED technology allows for new lighting systems for example in headlights for automotive applications or in miniaturized illumination systems in the field of display technology. In both cases highly sophisticated polymer optics are required to realize these new lighting applications. Often the combination of free-form surfaces with microstructures to hybrid optical systems is necessary. By combining diffractive and refractive functions to hybrid optical systems a high potential of cost saving and light weight design is possible due to the integration of multiple functions into one optical element. The research conducted in the scope of the project 'ERANET-OPTICALSTRUCT' strongly contributed in enabling these new and innovative lighting solutions based on hybrid optics. The aim of the project was to improve the whole process chain starting with the optical design, the flexible machining of molds by diamond cutting, and ending with the manufacturing and characterization of the final product by replication. Beside the replication as final manufacturing step, ultra-precision machining using diamond cutting tools is the key technology for the production of hybrid optics and the corresponding molds. However, the ultra-precision machining systems as well as the process technology needed improvements and a new hybrid Fast Tool Servo system to enable the production of hybrid optics.

Das Ziel des Projektes "ZuPro" war die Verfügbarkeitssteigerung von Produktionsanlagen durch den Einsatz eines umfassenden Diagnosemoduls. Um dieses Ziel zu erreichen, haben sich führende deutsche Unternehmen der Produktionstechnik gefunden und gemeinsam am erklärten Ziel gearbeitet. Zentrales Element des Diagnosemoduls ist eine softwarebasierte Korrelationsmatrix, die auf Basis einer durchgängigen Mehrgrößenauswertung verlässliche Zustandsbeurteilungen für die hoch belasteten Schlüsselkomponenten (z. B. Lager, Führungen, Hauptspindeln, etc.), insbesondere in Werkzeugmaschinen ermöglicht. Dadurch ist es in Ansätzen möglich, die Wartungs- und Instandhaltungsintervalle dieser Produktionsanlagen planbar zu gestalten und die Instandhaltungsstrategien anlagenspezifisch anzupassen. Die Projektergebnisse wurden gemeinsam mit den Projektpartnern erarbeitet und auf Prüfständen der Komponentenhersteller, im Werkzeugmaschinenlabor (WZL) der RWTH Aachen sowie im Industrieeinsatz bei der Leiber Group und bei EADS auf ihre Einsatzfähigkeit hin untersucht.

Von spanenden Werkzeugmaschinen wird ein Höchstmaß an Produktivität gefordert, welche neben dem Leistungspotential der installierten Antriebe und verwendeten Werkzeuge sowie Schneidstoffe durch das dynamische Nachgiebigkeitsverhalten der Maschinensysteme begrenzt wird. Sowohl Maschinenhersteller als auch Anwender sehen sich bei der Inbetriebnahme und Fertigungsvorbereitung oft mit dem Problem konfrontiert, dass geplante Zerspanleistungen auf Grund von Prozessinstabilitäten nicht umgesetzt werden können. Dieses Problem führt oft zu langen und unwirtschaftlichen Inbetriebnahmezeiten industrieller Serienfertigungsprozesse, da umfangreiche Versuchsreihen erforderlich sind, um prozesssichere, bearbeitungseffiziente Fertigungsbedingungen zu ermitteln. Dem gegenüber können als Folge instabiler Zerspanoperationen Qualitätsanforderungen an das Werkstück wie z.B. die Form- und Maßhaltigkeit sowie insbesondere die geforderte Oberflächenqualität nicht erfüllt werden. Die auftretenden Schwingungen der Maschinenstruktur begrenzen zudem die Lebensdauer mechanischer und mechatronischer Maschinenkomponenten und verkürzen die Standzeit der Werkzeuge. Die Möglichkeit das dynamische Wechselwirkungsverhalten von Maschine und Zerspanprozess mit Hilfe von Simulationswerkzeugen abzubilden, befähigt Maschinenhersteller und -anwender Inbetriebnahme- und Einfahrprozesse deutlich zu verkürzen, Fertigungsressourcen effizienter zu nutzen und die Fertigungsqualität ihrer Produkte zu steigern. Basierend auf Referenzprozessen für die Fertigungsverfahren Drehen und Fräsen wurden im Rahmen des BMBF Projektes VispaB Prozessmodelle entwickelt, die in Kombination mit ausgereiften Maschinenmodellen verlässliche Stabilitätsvorhersagen ermöglichen und eine Abschätzung der Leistungsfähigkeit von Produktionsanlagen erlauben. Die entwickelten, durchgängigen Modelle und Simulationswerkzeuge befähigen den Maschinenanwender zu einer fertigungseffizienten Parametrierung spanender Bearbeitungsoperationen. Gleichermaßen wurden virtuelle Werkzeuge und Entwicklungsmethodiken geschaffen, die eine frühzeitige Bewertung des dynamischen Nachgiebigkeitsverhaltens von Produktionsanlagen anhand ihres prozessstabilen Verhaltens bereits im Verlauf ihrer Entwicklungsprozesskette gestatten. Die Leistungsfähigkeit und Prognosegenauigkeit der entwickelten Softwaretools wurde durch eine große Anzahl von Bearbeitungsversuchen auf verschiedenen Versuchsträgern der beteiligten Projektpartner untersucht und verifiziert.