Die 11. Aachener Management Tage stehen für den Austausch und Diskurs zwischen Spezialisten aus Wirtschaft und Wissenschaft, die ihre aktuellen Erkenntnisse und Best Practices präsentieren. Wir hoffen, dass Sie die Anregungen aus diesen Beiträgen erfolgreich in Ihre Unternehmenspraxis umsetzen können.

Die Arbeitsvorbereitung für komplexe Fräsprozesse muss hohen Anforderungen hinsichtlich Qualität und Kosten gerecht werden. Um die CAM-NC-Planung effizient mit aus der Bearbeitung rückgeführten Daten unterstützen zu können, stellt die vorliegende Arbeit einen Ansatz zur wissens- und teilweise simulationsbasierten Fehlerdiagnose und Optimierung von NC-Programmen vor. Die daraus entstehende Evaluationsassistenz wird an Werkstücken mit Anlehnung an den Werkzeug- und Formenbau validiert.

In vielen Anwendungsfeldern gewinnen Mikrostrukturen an Bedeutung. In der Biomedizintechnik sorgen Mikrostrukturen für ein gerichtetes Zellwachstum von Nerven-, Muskel- oder Hautzellen. In der Beleuchtungs- und Displaytechnik werden mikrostrukturierte, lichtleitende Folien mit LEDs kombiniert. Die Strukturen dienen dabei der Lichtauskopplung und variieren in Länge und Abstand, um eine homogene Ausleuchtung zu erreichen. Aufgrund der Anforderungen an die Geometrie und die Oberflächengüte lassen sich derartige Strukturen nicht sinnvoll mit klassischen Mikrostrukturierungsverfahren, wie der Lithographie, fertigen. Die ultrapräzise Zerspanung mit monokristallinen Diamantwerkzeugen unter Verwendung von Fast-Tool-Servo- Systemen (FTS) stellt grundsätzlich eine alternative Fertigungsmethode für Mikrostrukturen dar. Allerdings ist es erforderlich, die Diamantzerspanung für die Fertigung von Strukturen mit Dimensionen im einstelligen Mikrometerbereich zu befähigen. Einschränkungen für die prozesssichere Herstellung liegen in der Maschinentechnik und im Fertigungsprozess. Hinsichtlich der Maschinentechnik sorgt die begrenzte Dynamik derzeit industriell eingesetzter FTS für überlange Prozesszeiten. Abhängig von den Strukturdetails und dem Bauteildurchmesser dauern Bearbeitungen oft bis zu mehreren Tagen. Dies ist sowohl aus wirtschaftlicher Sicht als auch hinsichtlich der Präzision der Mikrostrukturen zu vermeiden. Im Rahmen dieser Arbeit werden daher die dynamischen Einschränkungen von FTS-Systemen mit Piezoantrieb erörtert. Hierzu wird unter anderem die Integration einer Dämpfungseinheit und eines Massenausgleichs diskutiert. Die ultrapräzise Mikrostrukturierung mittels Diamantwerkzeugen erfordert im Vergleich zur Bearbeitung kontinuierlicher optischer Oberflächen ein neuartiges Prozessverständnis. Durch die Fertigung der Nutstrukturen im Einstechdrehprozess kommt es vermehrt zu Gratbildung. Zusätzlich wirkt sich der Werkstoff bei der Mikrozerspanung deutlich stärker als in der Makrobearbeitung auf den Fertigungsprozess und das Ergebnis aus. Vor diesem Hintergrund werden in dieser Arbeit Analysen und Parameterstudien zur Untersuchung der prozessseitigen Einflussfaktoren auf die Gratbildung und die Strukturqualität sowie der Eignung von verschiedenen Werkstoffen zur Mikrostrukturierung durchgeführt. Abschließend wird das erarbeitete FTS-System bei der Fertigung von Mastergeometrien für die Replikation von diskontinuierlichen Mikrostrukturen erprobt.

Der hohe Wettbewerbsdruck am Hochlohnstandort Deutschland, verursacht durch osteuropäische und asi-atische Wettbewerber, wird aktuell durch die anhaltende Finanzkrise in der Eurozone verstärkt. Insbeson-dere die produzierende Industrie befindet sich in einem wechselhaften Umfeld von starken Auftrags- und Kapazitätsschwankungen sowie einem erhöhten Preisdruck. Maßgebliches Konjunkturbarometer für die produzierende Industrie ist die Automobilindustrie als Kernbranche und größter Arbeitgeber in Deutschland.

Definierte Ribletstrukturen können strömungsbedingte Reibungswiderstände bis zu 10% reduzieren. Auf Verdichterschaufeln von Flugtriebwerken führt dies zu einer Reduktion des Profilverlustes und damit zu einer Steigerung des Verdichterwirkungsgrads. Verdichterschaufeln zählen jedoch zu sicherheitskritischen Bauteilen, deren Lebensdauer von entscheidender Bedeutung ist. Während des Einsatzes in Flugtriebwerken unterliegen Verdichterschaufeln hohen dynamischen Belastungen. Kerben in Form von Riblets auf der Schaufeloberfläche führen während der dynamischen Belastungen zu einem Anstieg der Oberflächenspannungen und dadurch zu einer signifikanten Reduktion der Lebensdauer. Aus diesen Erkenntnissen leitet sich die Motivation und das Ziel dieser Forschungsarbeit ab: Die Entwicklung und grundlegende Erforschung eines inkrementellen Walzprozesses, der die direkte Strukturierung von Verdichterschaufeln für Turboflugtriebwerke mit definierten Ribletstrukturen ermöglicht, so dass sowohl die auftretende Kerbwirkung als auch Reibungswiderstände reduziert werden. Durch die lokale elastisch-plastische Umformung werden sowohl Kaltverfestigung als auch Druckeigenspannungen in die Schaufelrandschicht induziert. Dies führt zu einer signifikanten Reduktion der auftretenden Kerbwirkung, was anhand von Long Life Fatigue (LLF) Tests eindeutig nachgewiesen werden konnte. Strömungstechnische Untersuchungen zeigen darüber hinaus, dass mit der gewalzten Ribletstruktur eine Reduktion der strömungsbedingten Reibungswiderstände von bis zu 6% erreicht wird.

Die Rückführung von gebrauchten Produkten ist in jüngster Zeit aufgrund der umweltpolitischen Gesetzgebung, eines zunehmend ökologischen öffentlichen Bewusstseins und der Knappheit von Ressourcen ein bedeutsames Thema wissenschaftlicher und industriell-pragmatischer Auseinandersetzung geworden. Insbesondere die Hersteller aus der Glas-, Automobil, Elektronik- und Elektrogeräteindustrie stehen vor der Herausforderung, die Material- und Informationsströme einer Produktrückführung effizient zu koordinieren und in bestehende logistische Strukturen der ursprünglichen Supply Chain zu integrieren. Dabei müssen vor allem die Unsicherheiten in Bezug auf die Qualität, Quantität und das Timing der rückwärtigen Materialflüsse in der logistischen Ablauf- und Aufbauorganisation berücksichtigt werden. Zusätzlich müssen verschiedene hersteller- und produktbezogene Eigenschaften bei der Planung und Durchführung einer Produktrückführung beachtet werden, um eine zweckdienliche und ökonomische Umsetzung zu ermöglichen. In dieser Dissertation wird daher der Ablauf einer Produktrückführung referenzartig beschrieben und als Grundlage für eine typenspezifische Gestaltung des logistischen Netzwerks genutzt. Dabei werden insgesamt acht verschiedene Reboundtypen von Herstellern identifiziert, die an einer Produktrückführung beteiligt sind und deren Eigenschaften hinsichtlich der wirtschaftlichen oder ökologischen Zielsetzung sowie ihrer Möglichkeiten einer erneuten Produktverwendung zu einer jeweils idealtypischen Gestaltung einer integrativen Reverse Supply Chain führen. Durch die Zusammenführung des Referenzmodells einer Produktrückführung mit der Reboundtypologie wird ein Gestaltungskonzept geschaffen, das die typenspezifische Planung und Durchführung aller notwendigen Prozesse für die erneute Nutzung von Altprodukten für verschiedene Einsatzzwecke von der Ressourcenschonung in der Produktion bis zur Absatzsteigerung von Neuprodukten ermöglicht.

Die Energieversorgung ist ein Erfolgsfaktor für Elektromobilität. Ein Übergang vom Laden aus Notwendigkeit (Tankstellenprinzip) zum Laden aus Gewohnheit (Gelegenheitsprinzip) ist möglich, erfordert jedoch durchgängige Informationsflüsse rund um die Energieübertragung. Zur Unterstützung der Gestaltung dieses Informationssystems wurde ein Architektur-Rahmenwerk entwickelt (Typologie, Informationssystem-Architektur, Vorgehensweise), das durch Unternehmen und Wissenschaftler eingesetzt werden kann.

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.