Studium und Lehre

Im Bereich der Gesenkschmiedetechnik ist die Kühlung und Schmierung der Werkzeugoberflächen von entscheidender Bedeutung für die Standmenge und damit für die Kosten des Endproduktes. Die Minimierung des Schmiermittelverbrauches bei gleichzeitig optimierter Gesenkkühlung ist für eine wirtschaftliche Prozessführung unverzichtbar. Vor dem Hintergrund minimaler Taktzeiten stellen das Design der Sprühwerkzeuge und die intelligente Applikation der Medien Luft, Wasser und Schmierstoff eine große Herausforderung an Konstruktion, Automation und fluidische Prozesstechnik dar. Für eine automatisierte Produktionsanlage zum Präzisionsschmieden von Kegelrädern soll deshalb im LUW ein Gesenksprühsystem mit Zweistoffdüsen für Druckwasser, unter Druck zugeführte Schmierstoffsuspension und Luft sowie einer
schmierstofftauglichen Ventiltechnik aufgebaut werden. Dabei sind für das vorliegende Kegelradwerkzeugsystem zu realisieren:
• Hardware-Aufbau der Sprühkomponenten im Versuchsfeld
• Programmierung der SPS zur Steuerung der Ventilfunktionen (Menge u. Sequenz der 3 Medien)
• Parameterstudien zur Erzeugung eines optimalen Sprühbildes und
• Parameterstudien zum Verlauf der Gesenktemperaturen
Der Aufbau der Handlingseinrichtung des Gesenksprühsystems ist abgeschlossen und nicht Gegenstand des Projektes.
Die Bearbeitung wird unter folgenden Rand-bedingungen vorgenommen:
• Die Arbeit beinhaltet eine Literatur- und Marktrecherche zum aktuellen Stand der Gesenkschmierung
• Alle Maschinen-, Werkzeug- und Vorrichtungsdaten liegen in CATIA V5 und real vor.
Das Projekt wird mit Vorlage des Entwick-lungsberichtes, der Mess- und Steuerungsdaten, der CAD-Dateien und einer Ergebnis-präsentation abgeschlossen.
Die Arbeit leistet einen Beitrag zum Aufbau eines neuen Praktikums „Präzisionsschmieden“ im LUW.

Im Bereich der Gesenkschmiedetechnik ist die schnelle, zunderarme Induktionserwärmung von entscheidender Bedeutung für die Werkzeugstandmenge und damit für die Kosten des Endproduktes. Einem robusten, automatisierten Transfer der Rohteile zur, durch und von der Induktionsspule sowie die lageoptimale Übergabe an das Pressentransfersystem kommt dabei die gleiche Bedeutung zu, wie dem eigentlichen Erwärmungsvorgang und seiner elektrischen Konfiguration. Vor dem Hintergrund hoher Temperaturbelastungen, starker magnetischer Feldeinflüsse und minimaler Taktzeiten stellen das Design der Transferelemente und die Konfiguration des Erwärmungsprogramms der Induktionsmaschine eine große Herausforderung an Konstruktion, Automation und Prozessführung dar. Für eine automatisierte Produktionsanlage zum Präzisionsschmieden von Gleichlaufgelenken und Kegelrädern soll deshalb ein Handlingssystems zur induktiven Erwärmung von Schmiederohteilen aufgebaut werden. Dabei sind für eine 70kW-Induktionserwärmungsmaschine des LUW zu realisieren:
• Hardware-Aufbau des Handlingssystems aus Magazin, Durchstoßtransfer, Spule und Übergabekinematik zum Pressentransfer im Versuchsfeld
• Entwicklung von Ablaufplänen des Prozesses
• Programmierung der Schrtittmotorsteuerung des Durchstoßtransfers
• Programmierung der SPS zur Steuerung des Gesamtsystems
• Konfiguration des Erwärmungsprogramms der Induktionsmaschine
• Test der Gesamtanlage und Parameterstudien zur Erwärmung
Die Arbeit leistet einen Beitrag zum Aufbau eines neuen Praktikums „Präzisionsschmieden“ im LUW.
Die Bearbeitung wird unter folgenden Randbedingungen vorgenommen:
• Die Arbeit beinhaltet eine Literaturrecherche zum aktuellen Stand der Schmiedeerwärmung
• Alle Maschinen-, Werkzeug- und Vorrichtungsdaten liegen in CATIA V5 und real vor.
Das Projekt wird mit Vorlage des Entwicklungsberichtes, der Mess- und Steuerungsdaten, der CAD-Dateien und einer Ergebnispräsentation abgeschlossen.

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In der Umformtechnik ist die Hubzahl/Zeit der Werkzeugmaschine von entscheidender Bedeutung für die Produktkosten. Die Eliminierung von Totzeiten ist daher für eine wirtschaftliche Prozessführung unverzichtbar. Schnellaufende Pressen, die im Dauerlaufbetrieb gefahren werden, verfügen i.R. über mechanisch von der Kurbelwelle angetriebene Auswerfer. Im Einzelhubbetrieb betriebene Pressen können prinzipiell mit hydraulischen Auswerfern ausgerüstet werden, was jedoch eher eine Option zum Modernisieren alter, auswerferfreier Maschinen ist. Die beiden großen Probleme hydraulischer Lösungen sind die absolut zuverlässige Synchronisation mit dem Kurbeltrieb sowie die Zeit- und Energieverluste beim Fahren des Auswerfers gegen hohe Auswerfkräfte mit hoher Geschwindigkeit. Letzteres erfordert relativ große Pumpenleistungen oder den Auswerferbetrieb mit Hydrospeichern.
Zur studentischen Ausbildung wurde am LUW ein NC-Quertransportsystem entwickelt und mit moderner Steuerung auf einer 1000kN-Exzenterpresse zum 3-stufigen Fließpressen von Starterritzeln aufgebaut. Der Auswerfer der vorher auswerferfreien Presse konnte nur als Hydrolösung in das Maschinengestell integriert werden. Der ausgeführte Antrieb basiert auf direktem Pumpenantrieb des Zylinders. Im Rahmen des Projektes soll zur Beschleunigung des Auswerfvorganges ein Speicherantrieb geplant und ausgelegt werden, mit dem ein pressensynchrones Ausfahren des Auswerfers und schnelle Rückhubbewegung möglich sind. Dabei sind für das vorliegende Maschinenkonzept zu bearbeiten:
• Aufnahme der relevanten Istdaten des Pressensystems incl. Auswerfergeschwindigkeit unter Last
• Sichtung und Berücksichtigung der Sicherheitvorschriften vorgespannter Hydrauliksysteme
• Planung der Speicherlösung und Ventilkonfiguration
• Performance- und Energiebilanzierung gegenüber der Istsituation
• Kostenermittlung des Speicherantriebs
Das Projekt leistet einen Beitrag zum Optimieren des neuen Praktikums „Umformmaschinen“ im LUW. Die Bearbeitung wird unter folgenden Randbedingungen vorgenommen:
• Die Arbeit beinhaltet eine kurze Literaturrecherche zu hydr. Kleinspeichern und Schaltungen.
• Alle Maschinen-, Werkzeug- und Hydraulikdaten liegen in CATIA V5 und Pressendokumentation vor.
Das Projekt wird mit Vorlage des Entwicklungsberichtes, der Mess- und Hydraulikplandaten, der CAD-Dateien und einer Ergebnispräsentation abgeschlossen.

Im Bereich der Industriellen Produktion sind die Umformprozesse einer der größten Wertschöpfungsträger. Trotz heute bereits vollständig digitalisierter Prozesse bei Design der Stadienfolge und NCFertigung der Werkzeuge erfolgt die Konfiguration und Synchronisation der Pressen- und Automationsparameter auf den kostenintensiven, realen Produktionsanlagen. Obwohl alle erforderlichen Einzelbausteine
- Geometrien der Stadienfolge
- Pressenelemente
- Werkzeugelemente
- Greifer- und Transportelemente
- Sps-Programme der Pressen und des Transportsystems
bereits als Datensätze vorliegen werden diese bis heute händisch zusammengeführt und mit langwierigen Tryout-Schleifen auf den Pressen eingefahren. Im Rahmen der Arbeit sollen zunächst verschiedene Konzepte entwickelt werden, mit welchen Werkzeugen im CAD (CATIA) solch eine Simulation möglich ist. Nach einer Bewertung und Auswahl soll anhand eines einfachen Beispiels eine Pressen-Linien-Simulation aufgebaut werden, um die Machbarkeit und Funktionalität zu testen.
Die Arbeit leistet einen Beitrag zur Durchführung Virtueller Tryouts auf Digitalen Zwillingen der Realanlagen. Die Bearbeitung wird unter folgenden Randbedingungen vorgenommen:
- Die Arbeit beinhaltet eine Literatur- und Marktrecherche zur Pressenliniensimulation
- Alle Maschinen-, Werkzeug- und Vorrichtungsdaten liegen in CATIA V5 vor.
Das Projekt wird mit Vorlage des Entwicklungsberichtes, der CAD-Dateien und einer Ergebnispräsentation abgeschlossen.

Ein Beispiel virtueller Presseninbetriebnahme findet sich unter:
 Video Tecnomatix Press Line Simulation 

Im Bereich der Industriellen Produktion gehören die Umformprozesse zu den größten Wertschöpfungsträgern. Zur virtuellen Inbetriebnahme von Umformanlagen wurde vom CAE-Labor und LUW eine CATIA-basierte Methode zur Pressenliniensimulation entwickelt, mit der die Konfiguration und Synchronisation der Pressen- und Automationsparameter unabhängig von den kostenintensiven, realen Produktionsanlagen durchgeführt werden können. Diese Methode des „Digitalen Zwillings“ wurde im Versuchsfeld des LUW erfolgreich auf einer Quertransportpresse für einen dreistufigen Kaltfließpressprozess verifiziert. 

Im Rahmen der ausgeschriebenen Arbeit soll diese CAD-Methode jetzt auf einen komplexen Präzisionsschmiedeprozess übertragen werden, der in manueller Prozessführung erfolgreich im LUW läuft. Alle erforderlichen Einzelbausteine 

• Geometrien der Stadienfolge
• Pressenelemente
• Werkzeugelemente
• Greifer- und Transportelemente
• Teiletransfer im Induktionsofen
• Feeder mit Gesenk-Sprühsystem

liegen als Datensätze vor, so dass am Rechner statt mit langwierigen Tryout-Schleifen auf den Pressen eingefahren werden kann. 

Die Arbeit leistet einen Beitrag zur Durchführung Virtueller Tryouts auf Digitalen Zwillingen der Realanlagen. Die Bearbeitung wird unter folgenden Randbedingungen vorgenommen:

-    Die Arbeit beinhaltet eine Literatur- und Marktrecherche zur Pressenliniensimulation 
-    Alle Maschinen-, Werkzeug- und Vorrichtungsdaten liegen in CATIA V5 vor.
-    CATIA VBA-Programm zur virtuellen Inbetriebnahne und Programmdokumentation liegen vor.

Das Projekt wird mit Vorlage des Entwicklungsberichtes, der CAD-Dateien und einer Ergebnispräsentation abgeschlossen.
 

Bei Interesse bei Prof. Dr. Bernhard Adams oder Prof. Dr. Bernd Schwarze melden.