Das Kooperationsnetzwerk PRELUM setzt sich aus folgenden Partnern zusammen:

 

Albert Schmutzler GbR, automation & software Günther Tausch GmbH, CIM Technologietransfer und Service GmbH, ERMAFA Sondermaschinen- und Anlagenbau GmbH, fischer Hydroforming GmbH, HyPneu GmbH, ibes AG, ICM – Institut Chemnitz Maschinen- und Anlagenbau e.V., ICS Industriedienstleistungen GmbH, IGF Chemnitz GmbH, Innovent e.V. Technologieentwicklung, IWC Engineering GmbH, motion&safety Terpitz & Seregelyes GbR, RSL Industriebedarf GmbH & Co. KG, sys-T-matic Stefan Wasserthal, TESOMA GmbH, Waldaschaff Automotive GmbH

 

 

Projekte

Entwicklung eines Anlagenkonzeptes mit notwendigem Werkzeug für das Superplastische Umformen

 

Laufzeit: 01.01.2017- 31.12.2018

Finanzierung/Förderung: BMWi - ZIM

Beteiligte Partner: CIM-Technologietransfer und Service GmbH, IFQ GmbH Wismar; SLG - Ingenieurtechnik GmbH; SLG - Ingenieurtechnik GmbH; ICM e.V.

 

Im beantragten Vorhaben wird das Ziel verfolgt, einen verbesserten Zugang zu den technologisch vielversprechenden, thermisch unterstützten und wirkmedienbasierten Umformverfahren, wie der superplastischen Umformung, zu eröffnen. Im Fokus der Entwicklungsarbeit stehen dabei die Anlagen und Werkzeugtechnik, deren hohe Realisierungskosten bisher ein wesentliches Hemmnis beim Einsatz von wirkmedienbasierten, thermisch unterstützten Umformverfahren sind. Es soll versucht werden, eine deutliche Kostenersparnis dadurch zu erreichen, dass für alle Bauteile und Baugruppen systematisch ein Optimum zwischen Funktionsintegration und Fertigungsanspruch gesucht wird. Voraussetzung hierfür ist eine ganzheitliche Betrachtung des Entwicklungsweges ausgehend von den physikalischen Grundlagen der plastischen Metallformung und der Temperierung von Werkzeugsystemen bis hin zur applikationsspezifischen Realisierung der adressierten Anlagen und Werkzeugtechnik.

 

 

Entwicklung  einer Fertigungstechnologie zur Herstellung hochpräziser Tiefziehhalbzeuge für eine zu entwickelnde gekoppelte IHU-/Stanztechnologie (16 KN 046547)

 

Laufzeit: 01.05.2017-30.04.2019

Finanzierung/Förderung: BMWi - ZIM

Beteiligte Partner: UFT GmbH, ICM e.V.

 

Während sich der Tiefziehprozess bei niedrigen Wandstärken von 0,5 mm gut abbilden lässt, treten bei einer höheren Wandstärke Probleme auf, so dass der Tiefziehprozess nicht stabil realisiert werden kann. Aktuell erfordert der konventionelle Tiefziehprozess bis zu 15 Tiefziehschritte und ist damit kosten- und zeitintensiv. Mittels geeigneter Maßnahmen soll die Halbzeugfertigung insbesondere für größere Wandstärken prozesssicher und effektiv gestaltet werden, die Anzahl der erforderlichen Tiefziehstufen soll hierbei reduziert werden. Zusätzlich besteht die Anforderung, im letzten Tiefziehschritt erforderliche Hinterschnitte, die das Fertigbauteil aufweist, bereits im Halbzeug abzubilden, da dadurch der IHU-Prozess bzw. die Gesenkauslegung für diesen Prozess vereinfacht wird.

Die qualitativen Anforderungen an derartige Tiefziehzeile sind insbesondere hinsichtlich Maßtoleranzen sehr hoch, da diese die Ausgangsteile für die anschließende Innenhochdruckumformung bilden. Damit müssen diese Teile sowohl in das Gesenk „passen“ als auch bezüglich der Innendurchmesser präzise sein, damit die Hochdruckabdichtung mittels axialem Stempel zuverlässig gewährleistet wird. Außerdem bestimmen die Maßtoleranzen am Tiefziehteil die Bauteilgenauigkeiten, welche nach dem IHU-Prozess erreichbar sind und vom Anwender der IHU-Bauteile gefordert werden.

Somit entstehen entsprechend hohe Anforderungen an die Tiefziehhülsen und deren Herstellungsprozess, um wirklich hochpräzise Rohrhülsen zu fertigen. Deshalb ist der Kernpunkt der vorgesehenen Untersuchungen eine Prozessneugestaltung des Tiefziehvorganges, die sowohl eine deutliche Reduzierung der Tiefziehstufen als auch eine hohe, wiederholbare Fertigungsgenauigkeit zum Ziel hat. Realisiert werden soll dies mit einer - schon bei anderen derartigen Zielstellungen bewährten - Kopplung von virtuellen Simulationen mittels FEM und entsprechendem Prototyping.

 

 

Intelligente Steuerungsstrategie für IHU-Anlagen zur Nutzung prädiktiver Instandhaltungsstrategien für die Umformtechnik (16 KN 046549)

 

Laufzeit: 01.06.2017-31.05.2019

Finanzierung/Förderung: BMWi - ZIM

Beteiligte Partner: IGF GmbH, ICM e.V.

 

Kern des Vorhabens ist die Entwicklung eines Systems zur Auswertung vorhandener Prozessdaten von Produktionsmaschinen sowie von vorhandenen Instandhaltungs- und Produktionsdaten und deren Nutzung für eine vorausschauende zustandsabhängige Instandhaltungsplanung. Das geplante Vorhaben gliedert sich dabei in drei aufeinander aufbauende Teilprojekte. In einem ersten vorgelagerten Projektteil sollen grundlegende Untersuchungen dazu angestellt werden, welche Rückschlüsse aus den vorhandenen Prozess- und Steuerungsdaten bestimmter Produktionsanlagen auf deren Verschleißverhalten gezogen werden können.

Den zweiten Teil des Projektes bildet die Entwicklung mathematischer Modelle zur Auswertung der zuvor bestimmten vorhandenen Prozessdaten. Es sollen prädiktive Modelle zur Erstellung von Verschleißprognosen von Produktionsanlagen geschaffen werden. Übergeordnetes Ziel ist dabei eine wesentliche Verfügbarkeitssteigerung einzelner Produktionsanlagen durch das Vermeiden verschleißbedingter Produktionsstopps. Aufgabe der Modelle ist es demnach, unter Nutzung der vorhandenen Maschinendaten eine Prognose über das zukünftige Verschleißverhalten einer Maschine und ihrer Subsysteme anzustellen, um so eine optimale Ausnutzung der Anlagenstandzeit zu erzielen.

In einem letzten Projektschritt soll das System im Sinne einer ganzheitlichen prädiktiven Instandhaltungsplanung mehrerer untereinander vernetzter Produktionsanlagen erweitert werden. Im Zusammenschluss entscheiden die Anlagen selbstständig unter Einbeziehung der berechneten Verschleißprognosen jeder Einzelanlage sowie Daten aus der Produktionsplanung/ der Auftragslage des Unternehmens über ihre Auslastung, den Zeitpunkt der nächsten Revision oder beispielsweise die Wartung von Subsystemen. Ziel einer solchen Vernetzung intelligenter Produktionsanlagen ist eine optimale Ausnutzung aller Produktions- und Instandhaltungskapazitäten des Unternehmens.

 

 

Entwicklung eines Werkzeugkonzeptes mit integrierter Schließvorrichtung als Grundlage zur Abbildung verschiedener Umformtechnologien ohne die Verwendung von Umformpressen

 

Laufzeit: 01.04.2015-30.03.2017

Finanzierung/Förderung: BMWi - ZIM

Beteiligte Partner: ERMAFA GmbH, Fh IWU

 

Ein Ziel des Forschungsvorhabens ist daher die Entwicklung eines autarken Werkzeugkonzeptes, bei dem die Schließkraftaufbringung unmittelbar im Werkzeug abgebildet wird. Bei der Entwicklung des Werkzeugkonzeptes werden Faserverbundwerkstoffe zum Einsatz kommen, die eine Verriegelung des Werkzeugs ermöglichen. Das Konzept soll vor allem Kunden ansprechen, die sich vor der Aufwendung für eine konventionelle Presse scheuen sowie die geforderten Genauigkeiten bei der Abbildung kleiner Bauteile in Frage stellen.

Parallel zu dem Werkzeugkonzept soll zudem das Konzept eines geteilten Stößels erarbeitet werden. In vorhandenen Leichtbaupressen soll diesbezüglich ein geteilter Stößel zum Einsatz kommen. Mit diesem Ansatz wäre es möglich, kleine Bauteile und somit kleine Werkzeuge in größeren Anlagen prozesssicher herzustellen.

Weiterhin soll der Ansatz der feststehenden Bügel verfolgt werden, d.h. neben der Konzeptionierung eines feststehenden Bügels soll ein Funktionsprinzip erarbeitet werden, das ein Verschieben der Werkzeugunterhälfte bei fest stehender Werkzeugoberhälfte ermöglicht. Die nötige Wirtschaftlichkeit auch bei geringen Stückzahlen soll erzielt werden, indem periphere Funktionalitäten, wie beispielsweise die Führungen im Werkzeug-Basisgestell, abgebildet werden, um die Präzision zu erhöhen. Somit sind ausschließlich die Aktivteileinsätze bauteilspezifisch anzufertigen. Durch die Entwicklung eines verfahrbaren Unterwerkzeugs sollen weiterhin Möglichkeiten geschaffen werden, die Handlingzeit außerhalb der Anlage abzubilden, um die Taktzeiten zu reduzieren. Dies ist vor allem bei der Ausbildung kleiner Bauteile von Vorteil.

 

 

Entwicklung von Maschinenelementen sowie deren Integration auf Basis Faserverbundwerkstoff zur Einleitung großer axialer Zugkräfte

 

Laufzeit: 01.06.2015-31.05.2017

Finanzierung/Förderung: BMWi - ZIM

Beteiligte Partner: East4d GmbH, ICM e.V., LSE GmbH

 

Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines Zugbügels aus Faserverbundwerkstoff, der zukünftig als Ersatz für eine klassische Rahmenbauweise im Bereich hydraulischer Pressen eingesetzt werden soll. Dabei sind verschiedene Geometrien des Zugbügels, verschiedene Werkstoffkombinationen (Harz-Fasergemisch), die Ausrichtung der jeweiligen Fasern sowie der Faseranteil zu bestimmen. Des Weiteren sollen neue Technologien im Bereich des Wickelvorganges erarbeitet werden, die es ermöglichen, derartige Bauteile belastungsorientierter abzubilden und neue Werkstoffkombinationen bzw. höhere Faseranteile zu integrieren.

Innerhalb des Vorhabens sollen weiterhin Konzepte zur Anbindung der Faserverbundwerkstoffe unter der Restriktion der Aufnahme sehr großer Kräfte abgebildet werden. Hierbei liegt der Schwerpunkt vor allem in der Verbindungsschicht zwischen Zugbügel und metallischen Aufnahmen. Neben den theoretischen Betrachtungen mittels FEM, der Vorrichtungsentwicklung und deren Bau, werden praktische Versuche das Thema abrunden. Die hierbei gewonnenen Erkenntnisse ermöglichen folgende Kern, die nach Abschluss des Projektes die Grundlage der späteren Vermarktung bilden:

 

-  Entwicklung von Faserverbundbauteilen zur Aufnahme hoher axialer Kräfte

-  Entwicklung optimaler Werkstoffkenndaten für derartige Anwendungen

-  Abbildung der Fertigungstechnologie derartiger Bauteile

-  Verifiziertes Simulationsmodell zur Abbildung des Einsatzzweckes

Die Entwicklung von Zugbügeln, die den Anforderungen der Abbildung verschiedener Umformverfahren mit unterschiedlichen Bauteilabmessungen und hoher Wandlungsfähigkeit in Bezug auf Standort und Einbindung in Produktionsprozesse gerecht wird, bildet die Grundlage für die oben genannte Maschinenkonzeptentwicklung. Die Entwicklung eines solchen kompakten, hochflexiblen Maschinenkonzepts ermöglicht den Einsatz der Anlage in verschiedenen Wirtschaftszweigen.

 

 

Entwicklung einer universellen Schließvorrichtung (Kraftrahmen) für verschiedene Fertigungstechnologien

 

Laufzeit: 01.07.2015-30.04.2017

Finanzierung/Förderung: BMWi - ZIM

Beteiligte Partner: ABS Schkeuditz GmbH ,HyPneu GmbH, ICM e.V., IWC Engineering GmbH, motion & safety GbR,

 

Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines Maschinensystems, was auf Basis der Verwendung von Faserverbundwerkstoffen hohe Kräfte über einen langen Zeitraum abbilden kann. Der sogenannte „Kraftrahmen“ dient hierbei als Grundgerüst. Dieser besteht wie bei jeder hydraulischen Presse aus einem Stößel sowie einer Tischplatte.

Das komplexe Anlagenkonzept setzt ein enges Zusammenwirken verschiedener Akteure voraus. Die zu entwickelnde Anlage muss sehr flexibel und einfach an die individuellen Kundenbedingungen anzupassen und nutzergerecht bedienbar sein. Weiterhin sind die Schnittstellen so zu definieren, dass sie Freiräume für individuelle Anpassungslösungen ermöglichen, hier im Speziellen im Bereich der Maschinensteuerung. Darüber hinaus sind die Anlagen so zu konzipieren, dass sie sich schnell und ohne erhöhten Investitionsaufwand in bestehende Produktionslinien integrieren lassen. Um die Betriebskosten sowie die Auslastung der Anlagen auch im Bereich der Klein- und Mittelserienfertigung zu gewährleisten, muss eine wandlungsfähige Anlage bereitgestellt werden, auf der verschiedene Umformverfahren mit verschiedenen Bauteilgrößen realisiert werden können. Zentraler Bestandteil der Entwicklung ist die Einbindung vor- und nachgelagerter Prozesse sowie eventueller Zwischenprozesse. Im Gesamtkonzept wird eine einfache Modulbauweise, angepasst an logistische Abläufe wie den Materialfluss, abgebildet.

 

 

Entwicklung von Bauteilbeschichtungen als Grundlage verbesserter Umformung sowie notwendigem Oberflächenschutz

 

Laufzeit: 01.06.2016-31.05.2016

Finanzierung/Förderung: BMWi – ZIM

Beteiligte Partner: ICM e.V., Innovent e.V., Tesoma GmbH, RSL GmbH

 

Die Innovation der Entwicklung liegt in der Schaffung einer Beschichtung für die Innenhochdruckumformung und das Dornbiegen von Rohren, der sich nicht nur auf die Reibeigenschaften, die Passivierung eines Bauteiles und / oder das Auftragen der Beschichtung bezieht, sondern den gesamten Umformprozess berücksichtigt. Ausgehend von der Beschichtungsaufbereitung, über die Aufbringung der Beschichtung soll der Beschichtungswerkstoff eine Umformung ermöglichen, bei der der Schmierfilm nicht abreißt und somit einen möglichst großen Umformgrad bei bestmöglichen Oberflächenqualitäten erlaubt. Dies soll bei hohen Flächenpressungen erreicht werden. Die Beschichtung soll automatisierbar aufgetragen und entfernt werden können, ohne Rückstände an Werkzeugen und / oder Werkstücken zu hinterlassen. Sofern es sich nicht vermeiden lässt, kann eine Entfernung der Beschichtung über eine automatisierte thermische, mechanische oder chemische Reinigung des Bauteils erfolgen. Hierbei soll der Beschichtungswerkstoff idealerweise wiederaufbereitet werden, sodass er wiederverwendbar ist und die Fertigungs- und Entsorgungskosten somit reduziert werden können.