Ausgabe - 39 - 2010 - Produktion

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16 · F&E · Produktion · 30. September 2010 · Nr. 39 Photovoltaik Unermüdliches Engagement für die Sonnenenergie Produktion Nr. 39, 2010 Für seine herausragenden Leistungen im Bereich der Solarenergietechnik und der Entwicklung von Dünnschichtsolarzellen erhält Prof. Dr. Hans-Werner Schock den „Becquerel-Preis“. Valencia (sp). Prof. Dr. Hans- Werner Schock, Institutsleiter und Bereichssprecher Solarenergieforschung am Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB), hat den renommierten „Becquerel-Preis“ erhalten. Die EU-Komission ehrt den HZB-Wis- Einfach besser informiert! Produktion ist die kompakte Entscheidungshilfe für senschaftler damit für sein Lebenswerk im Bereich der Photovoltaik. Schock wird vom Komitee für seine herausragenden Leistungen im Bereich der Solarenergietechnik und der Entwicklung von Dünnschichtsolarzellen ausge- Führungskräfte in der verarbeitenden Industrie. Analyse, Trends und Marktreports, Produkt- und Anwenderberichte: Produktion liefert Woche für Woche die schnellsten News. Mit aktuellen und branchenübergreifenden Themen aus Wirtschaft, Technik und Management bleiben Sie immer auf dem Laufenden. Exklusiv. Kompetent. Zielgerichtet. Das Entscheidende steht für Produktion! Sichern Sie sich Ihre Prämie! Bestellen Sie ein Jahresabo und freuen Sie sich über eine Prämie Ihrer Wahl: Tel.: 08191/97000-378 E-Mail: aboservice@mi-verlag.de Internet: www.produktion.de/praemien Erscheinungsweise: 50 Ausgaben Jahresabopreis inkl. Versandkosten: Inland 92,80 € verlag moderne industrie GmbH Justus-von-Liebig-Str. � �� Landsberg Tel. � �� /��-� Fax � �� /��-�� www.mi-verlag.de Ihre Aboprämie finden Sie unter www. produktion.de/ praemien ABO_pro_2009_111x300.indd 1 23.09.2010 13:09:50 Uhr zeichnet. Unter seiner Leitung fanden in den 1980er Jahren die ersten Pionier-Versuche zu Chalkopyrit basierten Solarzellen statt, die die Solarenergie effizienter und kostengünstiger machen sollen. Solche Solarzellen bestehen z.B. aus Kupfer-Indium-Sulfid (CIS) oder Kupfer-Indium-Gallium-Selenid (CIGSe). Aktuell forscht die Gruppe um Hans-Werner Schock zu neuen Materialkombinationen aus häufig vorkommenden und Intralogistik Harald Lutz Produktion Nr. 39, 2010 Zukunftsmusik für die Intralogistik: Ein so genannter Multishuttle- Fahrzeugschwarm könnte schon bald klassische Fördertechnik- Anlagen ablösen. Dortmund/Offenbach (hi). Das Fraunhofer Institut für Materialfluss und Logistik (IML) in Dortmund und das in Offenbach am Main beheimatete Unternehmen Dematic tüfteln gemeinsam an der Zukunft der Intralogistik: Das Internet der Dinge und Dienste sowie die Softwareagententechnologie sollen im Zusammenspiel mit der sog. Zellularen Intralogistik zukünftig klassische Fördertechnik und Regalbediengeräte weitgehend überflüssig machen. Kernstück des Gesamtsystems ist eine neue Generation automatischer Fahrzeuge: die ‚Shuttle Move‘. „Wir sind davon überzeugt, dass die gesamte klassische Fördertechnik, zumindest in den unteren und mittleren Leistungsbereichen, schon bald durch hoch individuell ausgelegte, zellulare Intralogistik- Systeme ersetzt wird“, sagt Prof. Dr. Michael ten Hompel, Geschäftsführender Institutsleiter des Fraunhofer IML. Für Prof. ten Hompel steht außer Zweifel: „Der optimale intralogistische Raum ist leer.“ Im Gegensatz zu den heute überwiegend mit statischen Fördertechnikanlagen vollgestellten Hallen sieht das Fraunhofer IML die Zukunft in individuellen Transportsystemen, den gemeinsam mit Dematic realisierten Multishuttle Move, die im „weitgehend leeren Raum“ auf Bedarf Transporte und Förderung abwickeln. Für die individuellen Fahrzeugschwärme, die zukünftig die Intralogistik-Welt erobern sollen, wurde mit der „Zellularen Intralogistik“ auch gleich ein neuer Name gefunden. Er bringt zum Ausdruck, dass die einzelnen Multishuttles wie die Zellen in einem organischen System zusammenwirken. Prof. ten Hompel: „Unser wissenschaftli- umweltfreundlichen chemischen Elementen und entwickelt die Solarzellen weiter. Die unter der Leitung von Hans-Werner Schock am HZB entwickelten Solarzellen halten mehrere Wirkungsgrad-Rekorde: CIS-Zellen (12,8%), flexible Zellen auf Kunststoff (15,9%) und gängige CIGSe-Zellen (19,4%). Ziel ist es, dass „Solarzellen kein Hauptinvestitionsgut mehr sind, sondern selbstverständlich integriert werden“, so Schock. cher Ansatz basiert auf der Theorie der zellularen Automaten, deren Eignung für die Abbildung von Materialflusssystemen nachgewiesen wurde.“ Die aktuellen Erfahrungen und Entwicklungen mit autonomen Miniaturrobotern und Kleinfahrzeugen und in der Steuerung und Koordination vieler Objekte durch agentenbasierte IT-Systeme führten zu dem neuen Fraunhofer IMS-Ansatz, der die Sortiergüter mit einem „Fahrzeugschwarm“ über eine freie Fläche sortiert. Prof. ten Hompel erläutert: „Hierbei finden Fahrzeuge mit den Abmessungen und dem Eigengewicht in der Größenordnung der maximal zu transportierenden Last den kürzesten Weg zur Zielstelle in Kooperation und Koordination Hans-Werner Schock Hans-Werner Schock (3.v.l.) studierte an der Universität Stuttgart Elektrotechnik und promovierte am Institut für Physikalische Elektronik, wo er später Leiter einer Forschungsgruppe wurde. Seit 2004 arbeitet er am HZB. Er ist Autor von über 300 Publikationen und an über zehn Patenten beteiligt. Überholen Spezialfahrzeuge die Fördertechnik-Klassiker? Im leeren Raum Transporte und Förderung abwickeln Eines der Technik-Highlights sind die Verfahren zur Lokalisierung und Kommunikation der Shuttles untereinander. Bilder: Lutz Transportprozesse werden funktional voll abgedeckt mit den anderen zielsuchenden Fahrzeugen.“ Besonderer Clou ist: Ein dezentralesMultiagenten-Steuerungskonzept, welches die einzelnen Fahrzeuge zu autonom agierenden Transporteinheiten macht, löst die Komplexitätsproblematik hergebrachter, zentralistischer Leitsysteme. „Das Multishuttle Move deckt sowohl die Lager- als auch die innerbetrieblichenTransportprozesse funktional vollständig ab“, erläutert Mareike Bushka, Pressereferentin beim Offenbacher Intralogistik-Industriepartner, die Kooperation zwischen staatlicher Großforschungsinstitution und Industrie. Die Basistechnologie des erst vor kurzem im Offenbacher Techcenter erstmals der Fachöffentlichkeit vorgestellten automatischen Fahrzeugs stammt vom Fraunhofer IML, Dematic zeichnet für die Umsetzung der Komponenten verantwortlich. In einer Versuchshalle sollen rund 50 Multishuttle Move alle Aufgaben einer klassischen Materialflusstechnik übernehmen.
Oberflächentechnik Suspensionen mit Überschallgeschwindigkeit susanne bader; Produktion Nr. 39, 2010 Am Institut für Fertigungstechnologie keramischer Bauteile an der Uni Stuttgart (IFKB) werden neue Beschichtungsverfahren erforscht, bei denen Suspensionen mit Überschallgeschwindigkeit auf den Werkstoff aufgebracht werden. Stuttgart. Die Stuttgarter Wissenschaftler des Instituts für Fertigugnstechnologie haben das überschallschnelleSuspensionsflammspritzverfahren entwickelt, Oberflächentechnik susanne bader Produktion Nr. 39, 2010 Durch automatisierte Prozesse lässt sich die Bearbeitungszeit des manuellen Polierens auf ein Zehntel verkürzen. Ein Konsortium aus Unternehmen und Forschungseinrichtungen untersucht unter Federführung zweier Fraunhofer- Institute die Automatisierung von Polierprozessen. Aachen. Die Werkzeugindustrie in Europa verzeichnet einen jährlichen Umsatz von 13 Mrd Euro. Bei der Herstellung von Spritzgussformen entfallen 12 bis 15 % der Produktionskosten und 30 bis 50 % der Produktionszeit auf das Polieren. Das stellt die überwiegend mittleren und kleineren Unternehmen, die sich in Europa auf die Herstellung von Werkzeugen und Formen spezialisiert haben, vor Probleme, befinden sie sich doch im Preiskampf mit Asien. Dabei geht keineswegs nur um die Oberflächenbearbeitung der Werkzeuge, auch andere Schritte des Herstellungsprozesses entlang der Wertschöpfungskette werden gerne ins Ausland verlagert. Das Projekt ‚poliMATIC‘ soll nun helfen, zwei automatisierte Poliertechniken zu entwickeln, die bei vollständiger CAD/CAM-Kompatibilität bis zu 30 mal schneller zum gewünschten Ergebnis führen als das Polieren per Hand. Auf diese Weise sollen unkomplizierte Arbeitsschritte ökonomischer gemacht werden, während mit dem sie oxidkeramische Werkstoffe,Kalziumphosphatkeramiken und spezielle Biogläser zu neuartigen Funktionsschichten verarbeiten. Automatisiertes Polieren verhilft Werkzeugindustrie zum Vorsprung sich die Polierfacharbeiter auf komplexere Teile der Werkzeuge konzentrieren können. Das Ziel ist, Herstellungskosten im Werkzeug- und Formenbau zu reduzieren und das Problem des Fachkräftemangels für das manuelle Polieren zu lösen. Automatisierungstechniken in vielen Fällen nicht geeignet Das Projekt ‚poliMATIC‘ wurde von einem europäischen Konsortium aus Unternehmen und Forschungseinrichtungen ins Leben gerufen. Es ist auf kleine und mittlere Unternehmen (KMU) ausgerichtet und wird über einen Zeitraum von drei Jahren mit 3,9 Mio Euro von der europäischen Komission gefördert. Koordiniert wird es von den Könnte auch automatisiert poliert werden: Eine laserpolierte Kugelkalotte (links) und ihr Ausgangszustand. Bild: Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT, Aachen Aus nanoskaligen Chromoxidpulvern werden beispielsweise Hartstoffüberzüge hergestellt, die extreme Schichthärten aufweisen. Und aus nanoskaligem Titanoxidpulver lassen sich Schichten abscheiden, die als Funktionsschichten in trockenlaufenden oder mangelgeschmierten Reibpaarungen eingesetzt werden können und eine sehr gute Verschleißbeständigkeit aufweisen. Diese Schichten wurden unter anderem schon er- beiden Fraunhofer-Instituten für Lasertechnik ILT und für Produktionstechnologie IPT. Unterschiedliche Anwendungen stellen unterschiedliche Anforderungen. Dabei ist die Oberflächenrauheit von Werkzeugen und Formen ein entscheidendes Element. Um geeignete Oberflächenrauheiten zu erzeugen, stehen verschiedene Poliertechniken zur Verfügung. Die geläufigeren automatisierten Polierverfahren, etwa das Elektropolieren, das elektromchemische Polieren oder Gleitschleifen basieren jedoch hauptsächlich darauf, großräumig Material abzutragen. Als Folge ergibt sich oft eine ungleichmäßige Qualität der polierten Werkzeuge, Kantenabrundungen und Formabweichungen. Darüber hinaus sind tiefere Aussparungen schwieriger zu bearbeiten. Die bisher bekannten Automationstechniken sind daher für die meisten Werkzeuge mit Freiformflächen und funktionsrelevanten Kanten nicht geeignet. Der Werkzeugbau setzt daher vielfach immer noch auf das manuelle Polieren. Doch hier hängt die Qualität stark von den Fähigkeiten und Erfahrungen des Arbeiters ab, der die sehr anspruchsvolle, aber monotone Arbeit verrichten muss. Und gut ausgebildete Fachkräfte sind in derzeit Mangelware. Die niedrige Bearbeitungsgeschwindigkeit – normalerweise zwischen 10 und 30 min/cm 2 – und die sequentiellen Arbeitsabläufe machen die Herstellung von For- 30. September 2010· Nr. 39 · Produktion · F&E · 17 folgreich auf Zylinderlaufflächen in Leichtmetallkurbelgehäusen von Otto- und Dieselmotoren appliziert. Das Verfahren ermöglicht auch die Herstellung bioresorbierbarer Schichten auf Basis suspensionsgespritzter Biogläser. Durch die neuartigen Schichten wird das Knochenwachstum stimuliert und auf diese Weise für ein verbessertes Einwachsverhalten von Hüft- und Kniegelenksimplantaten gesorgt. So entsteht eine automatisiert mit Hilfe des Roboters polierte Freiformfläche. men und Werkzeugen zeitraubend und kostenintensiv. Die Partner im Projekt ‚poliMA- TIC‘ bieten deshalb mit den neuen Prozessen zum Laserpolieren (LP) und zum kraftgeregelten roboterunterstützten Polieren (FCRP = force-controlled robot polishing) eine neue Perspektive, um die Wettbewerbsfähigkeit der europäischen Werkzeugindustrie durch kürzere Bearbeitungszeiten bei der Oberflächenbearbeitung zu stärken. Neue messbare Kriterien für die Oberflächenqualität Die drei Institute und zwölf Unternehmen aus acht europäischen Ländern beabsichtigen, mit LP und FCRP automatisierte Poliertechniken in die Fertigung von hochwertigen Produkten einzuführen. Als Ergebnis des Projektes sollen Bearbeitungsstrategien für dreidimensionale Bauteile und eine wissensbasierte CAx-Plattform entstehen. Eine weitere Aufgabe ist der Langzeittest automatisiert polierter Werkzeuge. Um das automatisierte Polieren im Vergleich zum manuellen beurteilen zu können, untersuchen die Projektpartner auch neue messbare Kriterien für die Oberflächenqualität. Die Ergebnisse des Projektes veranschaulichen dann automatisiert polierte, komplexe Formen und Werkzeuge der Industriepartner. Biofunktionales Schichtsystem von speziellen Biogläsern. SAP – das System für Zeit, Zutritt und BDE �� Bild: Università di Modena / IFKB ��
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