Ausgabe - 06 - Produktion

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12 · F&E · Produktion · 7. Februar 2013 · Nr. 6 Sensorik Der nette Junge von nebenan – als Roboter Produktion Nr. 6, 2013 ‚Roboy‘ heißt eine verheißungsvolle, neue Roboter-Entwicklung. Neben Berührungsempfindlichkeit und Gesichtserkennung zeichnet sich Roboy vor allem durch seine Bewegungen aus, die denen des Menschen nachempfunden sind. CH-Zürich (pd). Er wird 1,30 Meter groß sein, soll an einen ‚sympathischen‘ Jungen erinnern und der menschlichen Anatomie und Bewegung deutlich näher kommen als viele seiner bisherigen Artgenossen. ‚Roboy‘ heißt die neueste Roboter-Entwicklung des Artificals Intelligence Laboratory (AI Lab) der Universität Zürich, die zusammen mit einem Projektteam aus Wissenschaft und Industrie in nur rund neun Monaten entsteht. Wenn Roboy am 9. März anlässlich des Weltkongresses ‚Robots on Tour‘ in Zürich das Licht der Welt erblickt, wird die Öffentlichkeit einen Roboter mit ‚humanoiden‘ Eigenschaften bestaunen können, dessen Realisierung auch Baumer Electric maßgeblich unterstützt hat. Neben Berührungsempfindlichkeit und Gesichtserkennung zeichnet sich Roboy vor allem Dank des Kapazitivsensors CF- DK von Baumer wird der Roboy seinem Gegenüber auch die Hand schütteln können. Bild: awtec AG/ AI Lab durch seine Bewegungen aus, die denen des Menschen nachempfunden sind. Bei klassischen Robotern sind Motoren direkt in den Gelenken eingebaut, was ihnen die typischen steifen Gesten verleiht. Bei Roboy jedoch kommt eine sehnengesteuerte Antriebstechnik zum Einsatz. Die Gelenke werden über Kunststoffsehnen gesteuert, die die Knochen des künstlichen Skeletts miteinander verbinden. Elektromotoren ziehen und verkürzen die Sehnen Humanoider Roboter auch dank Baumer-Sensoren: So oder so ähnlich dürfte Roboy aussehen. Bild: awtec AG/ AI Lab und imitieren so die Muskelbewegung im menschlichen Körper. Um den Bewegungsapparat des Menschlichen Körpers so nachzuahmen, bedarf es einer Fülle von Hightech im Innenleben von Roboy, wie etwa Sensoren von Baumer. Der Sensorhersteller unterstützt zusammen mit anderen Partnerfirmen dieses Projekt und stellt für Roboy insgesamt über 100 Analogsensoren zur Verfügung. Diese hochpräzisen und sehr kompakten Sensoren sind erforderlich, um die Kraft der einzelnen Muskel- Antriebssysteme von Roboy zu regulieren, sowie die genaue Position der beweglichen Körperteile zu bestimmen. Auch ein Händeschütteln mit Roboy wird möglich sein. Dass sich die Finger des Roboters dabei auch um die Hand des Gegenübers schließen können, sorgen entsprechende Kapazitivsensoren von Baumer. Die nur sechs Millimeter flachen Sensoren werden in die Handflächen von Roboy eingebaut. „Ein menschenähnlicher Roboter ist sicherlich kein alltäglicher Anwendungsbereich für unsere Sensoren. Das Projekt Roboy ist aber ein weiteres Beispiel für die zahlreichen und speziellen Sensorlösungen, die Baumer anbieten kann“, sagt Sascha Schmid, Product Market Manager Sensor Solutions bei Baumer. Nach seiner Premiere am 9. März geht Roboy übrigens auf Tour, um das Know-how weltweit interessierten Personen und Institutionen zugänglich zu machen. Unter anderem ist Roboy am 7. Juni auf dem Baumer-Messestand (Nr. 4.I01) der ‚swissT.fair for automation & electronics‘ in Zürich live zu erleben. www.roboy.org www.robotsontour.com Aachener Exzellenzcluster Systeme optimieren sich selbst Produktion Nr. 6, 2013 Sich selbst optimierende Produktionssysteme klingt märchenhaft. Noch. Denn an der RWTH Aachen arbeitet man daran, das scheinbar Unmögliche in die Realität umzusetzen. Aachen (pd). Das FIR an der RWTH Aachen erforscht und entwickelt sich selbst optimierende Produktionssysteme. Die Arbeiten werden in dem Forschungsprojekt ‚Cognition-enhanced, Self-Optimising Production Networks‘ durchgeführt und sind Teil des Aachener Exzellenzclusters (Cluster of Excellence, kurz CoE) ‚Integrative Produktionstechnik für Hochlohnländer‘, das seit November 2012 in die zweite Förderperiode gestartet ist. Durch die Bewilligung der Mittel durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft wurden die Forschungsaktivitäten in diesem Bereich für weitere fünf Jahre gesichert. FIR-Wissenschaftlerin und Projektverantwortliche Simone Runge. Bild: RWTH Aachen „Mit unseren Forschungsarbeiten wollen wir einen Beitrag dazu leisten, die Produktion in Hochlohnländern wie Deutschland zu sichern“, erklärt die FIR-Wissenschaftlerin und Projektverantwortliche Simone Runge. In der ersten Förderperiode des Exzellenzclusters wurde dazu ein Referenzmodell des Produktionsmanagements entwickelt, das als Ausgangspunkt für die Untersuchungen in dem Projekt dient. Das Referenzmodell basiert auf dem Viable-System-Model, das 1972 von Stafford Beer als Hilfsmittel für Manager zum Umgang mit komplexen Systemen entwickelt wurde. Jetzt beleuchtet das FIR, wie dieses Modell sich selbst optimierende Produktionssysteme unterstützen kann. Die Wissenschaftler gehen dabei von drei Annahmen aus. Erstens: Selbstoptimierende Produktionssysteme besitzen eine bessere Anpassungsfähigkeit an optimale Betriebspunkte und dynamische Bedingungen als planungsorientierte Systeme. Zweitens: Das Viable-System-Model ist die geeignete Basis für ein Referenzmodell, um die organisatorischen Abläufe von Produktionssystemen laufend zu überprüfen und bei Bedarf anzupassen sowie die einzelnen Teilbereiche auf ein übergeordnetes Zielsystem hinzuführen. Drittens: Eine geeignete Aufbereitung und Visualisierung von Informationen kann Mitarbeiter beim Steuern von Produktionssystemen unterstützen und somit helfen, die Arbeitsergebnisse zu verbessern. Um diesen komplexen Themenbereich zu erforschen, entwickelt das FIR gemeinsam mit Partnern wie dem Institut für Arbeitswissenschaften (IAW), dem Human- Computer-Interaction-Center (HCIC) und dem Werkzeugmaschinenlabor der RWTH Aachen (WZL) drei Anwendungsfälle. Ein Anwendungsfall untersucht die Informationsbereitstellung, -darstellung und -granularität von überbetrieblichen Daten. In einem weiteren Fall geht es um die möglichst optimale Koordination autonomer Teilsysteme in einem Unternehmen unter Einbezug des Menschen. Der dritte Anwendungsfall befasst sich vorrangig damit, wie der Mensch durch Mustererkennung und Visualisierung bei der Hilfe durch Visualisierung und Mustererkennung Produktionssteuerung bestmöglich unterstützt werden kann. In allen Anwendungsfällen sollen Demonstratoren entstehen, die die Ergebnisse der Forschungsarbeiten greifbar machen. Die Versuchsaufbauten werden mit dem Umzug des FIR auf den RWTH Aachen Campus im Sommer 2013 in der Demonstrationsfabrik des Campus-Clusters Logistik weiter ausgebaut. Weitere Informationen gibt es im Internet unter: www.fir.rwth-aachen.de/forschung www.production-research.de Elektrofahrzeuge Qualifikation von Brennstoffzellen Produktion Nr. 6, 2013 Hersteller von Brennstoffzellen profitieren von erweiterten Prüfmethoden des Zentrums für Sonnenenergie- und Wasserstoff- Forschung Baden-Württemberg. Nun auch für den Einsatz in Elektroautos. Ulm (pd). Brennstoffzellen sind in einigen Märkten bereits kommerziell verfügbar oder stehen unmittelbar vor dem Markteintritt. Das erhöht den Bedarf an professioneller Qualitätssicherung. Das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) hat jetzt sein Angebot auf dem Gebiet der Brennstoffzellentests erweitert. Seit dem zweiten Halbjahr 2012 kann das Institut am Standort Ulm Brennstoffzellen bis 100 KW Leistung auch nach der Norm DIN EN 62282-2 prüfen. Für diesen Leistungsbereich ist das in Deutschland einzigartig. Brennstoffzellen Brennstoffzellenmodule mit Wasserstoff oder Wasserstoffgemischen von 100 Watt bis 100 kW werden auf ihre Tauglichkeit untersucht. Bild: ZSW mit einer größeren Leistung sollen etwa in der umweltfreundlichen Mobilität oder zur effizienten Energieversorgung von Gebäuden zum Einsatz kommen. Für eine Zertifizierung nach der DIN-Prüfung arbeiten die Ulmer mit externen Zertifizierungsstellen zusammen. Über diese Kooperation ist ein neues Dienstleistungsangebot an die Branche entstanden: Die Spezialisten vom ZSW prüfen die Brennstoffzellenstacks nach den DIN-Normen, die Partnerinstitute nehmen die Zertifizierung auf Grundlage der ZSW-Messungen vor. Der Markteintritt von Brennstoffzellen für Fahrzeuge wird derzeit forciert. Um in diesem Geschäftsfeld agieren zu können, benötigen Hersteller vor einer Produktzertifizierung grundlegende Prüfungen nach den anerkannten DIN-Normen. Brennstoffzellen wandeln Wasserstoff oder Wasserstoffgemische lautlos und emissionsfrei in Strom und Wärme um. www.zsw-bw.de
7. Februar 2013 · Nr. 6 · Produktion · F&E · 13 Antriebstechnik Gedruckte Elektromotoren Unbehandelte und laserpolierte Komponente des Herzunterstützungssystems IN- COR aus Titan. Produktion Nr. 6, 2013 Die Professur für Elektrische Energiewandlungssysteme und Antriebe der TU Chemnitz erforscht die Fertigung von Motoren für Elektrofahrzeuge im Siebdruckverfahren. Chemnitz (pd). Können Motoren für Elektrofahrzeuge wirtschaftlich per Siebdruck hergestellt werden? Und welche Eigenschaften lassen sich den gedruckten Antrieben mit auf den Weg geben, die konventionelle Fertigungsverfahren nicht leisten können? Das erforschen Wissenschaftler der Professur Elektrische Energiewandlungssysteme und Antriebe der TU Chemnitz im Projekt ‚PriMa3D – Siebgedruckte Komponenten für elektrische Antriebe‘. Ziel der Forschung ist es, den 3D-Siebdruck für die Herstellung von Elektroantrieben weiterzuentwickeln. „Wir betrachten innerhalb des Projekts technologische Fragestellungen zur Steigerung der Energie-Effizienz elektrischer Antriebe und einer effizienten Produktion“, sagt Prof. Ralf Werner, Inhaber der Professur Elektrische Energiewandlungssysteme und Antriebe: „Wir wollen nachweisen, dass der dreidimensionale Siebdruck eine wirtschaftliche Alternative für die Fertigung darstellt. Außerdem möchten wir zeigen, dass durch dieses Verfahren eine entscheidende Verbesserung der Leistungsdichte und des Wirkungsgrads von elektrischen Antriebsmotoren möglich ist.“ Große Fertigungsgenauigkeit sowie Materialauswahl Durch das Übereinander-Drucken von mehreren Schichten nahezu beliebigen Materials können mit Hilfe des 3D-Siebdrucks Bauteile von mehr als zehn Zentimetern Höhe entstehen. Diese werden nach dem Druckvorgang wärmebe- Mathias Lindner, Patrick Bräuer und Prof. Dr. Ralf Werner (v.l.) von der Professur Elektrische Energiewandlungssysteme und Antriebe der TU Chemnitz diskutieren, wie sich die Kennwerte bei einem Stator eines elektrischen Antriebsmotors voraussichtlich verbessern, der künftig mittels Siebdruck gefertigt werden soll. Bild: TU Chemnitz/ Mario Steinebach handelt und so zu stabilen Körpern versintert. „Der 3D-Siebdruck erlaubt im Vergleich zu klassischen Produktionsverfahren eine große Fertigungsgenauigkeit und Materialauswahl. Das verspricht, Motoren mit aus heutiger Sicht überragenden Eigenschaften herstellen zu können“, so Prof. Werner, dessen Professur schon seit Mai 2010 den klassischen 2D-Siebdruck zur Herstellung von Antriebsteilen nutzt. Um den 3D-Siebdruck in der Antriebstechnik nutzen zu können, legen die Wissenschaftler zunächst die für einen Elektromotor nötigen Bauteile für das neue Verfahren aus. „Dabei fließen bereits prinzipbedingte positive Eigenschaften des neuen Verfahrens ein“, sagt Werner und erklärt: „So können zum Beispiel auf Grund innovativer Materialien, wie Keramiken, wesentlich höhere Betriebstemperaturen zugelassen werden.“ Dadurch gelinge die Integration in das vorhandene Kühlsystem bei Hybridfahrzeugen deutlich einfacher. Außerdem würden bei kleinerer Masse und Volumen höhere Leistungen im Vergleich zu herkömmlichen Elektroantrieben erreicht. Das Fraunhofer IFAM aus Dresden fertigt die ausgelegten Bauteile mittels 3D-Druckverfahren und versintert sie zu stabilen Teilen. Dabei fließen auch Verbesserungen bei der Siebfertigung ein. Die Wittenstein AG montiert die Bauteile zu fertigen Motoren und vergleicht deren Eigenschaften mit konventionellen Antrieben aus dem eigenen Portfolio. Parallel zu den Ergebnissen aus der Motorenberechnung und der Siebdruckentwicklung konzipiert EKRA Automatisierungssysteme Komponenten einer kommerziellen Fertigungsanlage und stellt diese her. www.hrz.tu-chemnitz.de Produktion Nr. 6, 2013 Das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT will die Fertigungszeit von dentalen und blutführenden Implantaten senken. Dabei wurde eine flexible und kostengünstige Anlage zum automatisierten Polieren von Implantaten entwickelt. Aachen (pd). Zum automatisierten Laserpolieren musste geklärt werden, ob eine laserbasierte Oberflächenpolitur dieselbe Hämokompatibilität erreichen kann wie die konventionell eingesetzte manuelle Politur. Forscher des Fraunhofer ILT haben dafür ein Verfahren zur Laserpolitur blutführender Implantate entwickelt. „Es ist uns gelungen, die Mikrorauheit der Oberfläche so zu reduzieren, dass das Implantat eine bestmögliche Hämokompatibilität aufweist“, erklärt Projektleiter Christian Nüsser. Die Implantate wurden schließlich auf ihre Hämokompatibilität getestet. Das Resultat: Laserpolierte Implantate weisen dieselbe Hämokompatibilität auf wie manuell polierte. Jedoch ist die Laserpolitur rund 30-40 Mal schneller als die manuelle. Bei einer großen Losgröße bedeutet dies eine Senkung der Bild: Fraunhofer ILT, Aachen/Volker Lannert Produktionskosten Laserpolitur beschleunigt Oberflächenfinish Produktionskosten. Zudem weist die Laserpolitur eine höhere Reproduzierbarkeit auf. Sie gewährleistet eine homogene Rauheit auf der gesamten Oberfläche einer Freiformgeometrie, auch an Ecken und Kanten, die bei einer manuellen Politur nur schwer erreicht werden können. Anders als bei konventionellen Bearbeitungsverfahren werden die Kanten beim Laserpolieren nahezu nicht verrundet, was eine hohe Geometrietreue des Bauteils garantiert. Ein weiterer Vorteil der Laserpolitur liegt in ihrer höheren Sauberkeit und umweltfreundlicheren Fertigung. Da im Gegensatz zur manuellen Politur keine Polierund Schleifmittel verwendet werden, bleiben keine chemischen Rückstände am Implantat zurück. Neben dem Polierverfahren wurde auch eine Prototypenanlage für die automatisierte Laserpolitur von Implantaten entwickelt. Dazu hat man eine Glovebox mit einem 6-Achs-Knickarm-Roboter ausgerüstet, der die Implantate greifen und ein Magazin eigenständig abarbeiten kann. Diese Automatisierung gestaltet den gesamten Bearbeitungsprozess kostengünstiger sowie flexibler und eignet sich für die industrielle Serienfertigung. www.ilt.fraunhofer.de Die sichere Cloud als Ziel Produktion Nr. 6, 2013 Oldenburg (pd). Den Problemstellungen des Cloud-Computing widmet sich das EU Projekt TRE- SCCA. Ziel ist es, netzwerkfähige Endgeräte gegen software- und hardwarebasierte Angriffe zu sichern. Durch den Einsatz von Hardware-Sicherheitsmodulen und Virtualisierung mit Live Migration zur Isolierung einzelner Prozesse, wird die Grundlage für eine sichere Cloud-Plattform geschaffen. Sicherheitskritische Anwendungen können so in einer gesicherten Umgebung auf Nutzerseite laufen und sicherheitsunkritische können bedenkenlos an die Cloud ausgelagert werden. Durch diese Vorgehensweise kann der Cloudanbieter sicher gehen, dass Anwendungen auf der Client-Seite, wie z.B beim Smart-Metering nicht kompromittierbar sind. Das Projekt entwickelt damit eine Hardware/ Software Lösung, die es den Nutzern ermöglicht, auch sicherheitskritische Aufgaben an externe Anbieter zu delegieren. www.offis.de Der führende Lean-Management- Kongress in Europa www.best-practice-day.de Dr. Jeffrey K. Liker Lean Experte Autor The Toyota Way und The Toyota Way to Lean Leadership 11-facher Gewinner des Shingo-Preises Verdammt zur Spitzenleistung. Dr.-Ing. Mathias Kammüller Geschäftsführer TRUMPF Werkzeugmaschinen GmbH + Co. KG KOOPERATIONSPARTNER 4. / 5. JUNI 2013 Darmstadt Dr.-Ing. Jörg Zürn Leiter Fahrzeugentwicklung Mercedes-Benz Trucks Daimler AG MEDIENPARTNER Jürgen Otto Vorsitzender der Geschäftsführung Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. KG Dr. Marcus Chao Präsident Lean Enterprise China
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