Produktionssystem

Die Mikromontage stellt ein wichtiges Teilgebiet der Mikroproduktionstechnik dar, das Genauigkeiten im Mikrometerbereich und besser erfordert. Der folgende Artikel beschreibt Strategien zur Genauigkeitssteigerung von Mikromontageprozessen. Im Fokus stehen zwei Montagesysteme für die Mikromontage, die über unterschiedliche kinematische Strukturen und Sensorsysteme für eine hochpräzise sensorgeführte 2,5D-Montage verfügen. Zum einen handelt es sich um ein selbst entwickeltes größenangepasstes Montagesystem, bestehend aus einem Parallelroboter für die Mikromontage, einem 3D-Bildsensor sowie Greifern, Magazinen und Spannplätzen. Das zweite Montagesystem besteht aus einem kartesischen Roboter, einer 2D-Bildverarbeitung, einem Kraft-Weg-Sensor und einem konfokalen Laserwegmesssensor. Anhand von Montageprozessbeispielen werden die Einsatzmöglichkeiten und Grenzen beider Systeme vorgestellt.

Im Bereich der Mikrosysteme ist der Trend zu verzeichnen, dass die Entwicklung zu immer kleineren und komplexeren Mikrosystemen geht. Eine große Herausforderung der Mikroproduktion liegt in der Bedingung, Mikrobauteile und Mikrostrukturen aus unterschiedlichsten Materialien mit Strukturabmessungen von wenigen Mikrometer zu fertigen. Hochfeste Stahlwerkstoffe, die immer häufiger im Bereich des Mikroformenbaus eingesetzt werden, sind hierbei eine besondere Herausforderung. Das Mikroschleifen eignet sich sehr gut für diese Aufgabe. Im folgenden Beitrag soll ein Überblick über den aktuellen technologischen Stand des Mikroschleifens von hochfesten Stahlwerkstoffen aufgezeigt werden.

Schnelle Ionen, beschleunigt aus so genannten Breitstrahl-Ionenquellen, sind zum unverzichtbaren Werkzeug zur ultrapräzisen Bearbeitung von Oberflächen geworden. Die treibende Kraft dafür sind höchste Anforderungen an die Oberflächenform und minimale Rauheit von Komponenten in modernen Hochtechnologien, wie der Hochleistungsoptik mit Anwendungsfeldern in der Lithographie-, Laser- und Röntgenoptik sowie der optischen Satellitenkommunikation oder auch in hoch integrierten elektronischen Prozessoren und Speichern oder Oberflächenwellenfiltern. Fertigungstoleranzen von unter einem Nanometer müssen erreicht werden. Nicht zuletzt bieten erst in jüngster Zeit entdeckte und intensiv untersuchte physikalische Effekte der Ionenbestrahlung zur Glättung von Oberflächen und nanometrischen Strukturen neue Ansätze für technologische Entwicklungen. Am Leibniz-Institut für Oberflächenmodifizierung e.V. in Leipzig werden diese Prozesse untersucht und Ionenstrahltechnologien und ...

Die neuesten Entwicklungen in der Nanotechnologie dürfen nicht darüber hinwegtäuschen, dass noch viele Herausforderungen aus dem Bereich der Mikrosystemtechnik (MST) ungelöst sind. Neue Anwendungen stellen immer höhere Ansprüche an mikrosstrukturierte Komponenten. Der Markt für entsprechende Systeme ist nach wie vor einer der dynamischsten unserer Zeit und wird in den nächsten Jahren noch deutlich wachsen. So wird eine Entwicklung des weltweiten Umsatzes von 3,9 Mrd. US-$ (2002) auf 8,3 Mrd. US-$ (2007) erwartet [1].

Virtual Prototyping ermöglicht heute in vielen Bereichen die Analyse auf der Basis von Computermodellen. Das spart Zeit und Kosten. Die Augmented Reality (AR) Technologie eröffnet hier weitere Perspektiven. AR reichert das, was der Benutzer von der Realität wahrnimmt, um computergenerierte Informationen an. So lassen sich beispielsweise analog zu Hardware-In-The-Loop-Techniken reale Baugruppen mit Computermodellen von in Entwicklung befindlichen Baugruppen kombinieren. In diesem Artikel werden der Einsatz und die Nutzenpotenziale der AR Technologie am Beispiel einer mobilen Versuchsplattform zur Untersuchung von Fahrzeugergonomien unter realen Fahrbedingungen in der Fahrzeug-Konzeptentwicklung dargestellt.

Die in den neunziger Jahren viel diskutierten Ideen der schlanken Produktion zur Rationalisierung der Wertschöpfung erleben derzeit eine Renaissance. Im Zuge dieser Entwicklung wird das Konzept der ganzheitlichen Produktionssysteme (GPS) in Industrie und Wissenschaft als wirkungsvolles Instrument zur Realisierung einer auf die Wertschöpfung fokussierenden und Verschwendung eliminierenden Produktion angepriesen. Dies soll als Anlass dienen, um sich genauer mit den Grundlagen zum Aufbau und zur Einführung dieser Ordnungsrahmen zur Systematisierung von Methoden und Werkzeugen zur Planung, zum Betrieb und zur kontinuierlichen Verbesserung unternehmerischer Wertschöpfungsprozesse zu beschäftigen. Zudem wird eine Einschätzung der Nutzenpotenziale dieses Konzepts für lernende Unternehmen vorgenommen.

Der Werkstoff Metallschaum bietet aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaftskombination wie zum Beispiel niedrige Dichte, exzellente Energieabsorption, gute Schall- und Vibrationsdämpfung etc. eine ideale Basis für den Leichtbau. Hauptsächlich wird der Metallschaum dabei als leichtgewichtiger Bestandteil einer Verbundstruktur mit konventionellen Materialien eingesetzt. Metallschaumbauteile können endformnah, das heißt direkt in der gewünschten Geometrie, hergestellt werden, wobei jedoch durch die benötigte individuelle Prozessführung und spezielle Anlagen sowie Werkzeuge ein vergleichsweise hoher Aufwand betrieben werden muss. Für die Anwendung von Metallschaum in Verbundbauteilen ist die Technologie der Advanced Pore Morphology (APM) mit dem Ziel der Prozessvereinfachung entwickelt worden. Der Schaumexpansionsprozess erfolgt unabhängig von der Bauteilformgebung. Der APM-Prozess ist voll automatisierbar und weist eine hohe Flexibilität, Reproduzierbarkeit sowie Stabilität ...

Optische Technologien sind in der heutigen Industrielandschaft Innovationsspitzen, die auf fast alle Industriezweige einwirken und damit für die Märkte von morgen einen bedeutenden Wettbewerbsfaktor darstellen. Im Bereich der Optikfertigung ist der Aufbau einer kostengünstigen und flexiblen Serienfabrikation für komplexe optische Bauelemente eine der wichtigsten Herausforderungen. Ultrapräzise spanende Bearbeitungsverfahren nehmen dabei eine zentrale Rolle ein.

Blechumformung können bereits heute relativ komplexe Blechbauteile mit sehr geringem Werkzeugaufwand in kurzer Zeit realisiert werden. Die Formgebung erfolgt durch die CNC-gesteuerte Bewegung eines universell einsetzbaren Umformkopfs in Kombination mit einer einfachen Unterstützung bestimmter Bauteilbereiche. Dies ermöglicht eine schnelle Anpassung an wechselnde Bearbeitungsaufgaben und Geometrievarianten. Die Nachrüstung einer Einspannvorrichtung für das zu bearbeitende Blech reicht aus, um das Verfahren auch auf Standard-CNC-Fräsmaschinen ausführen zu können.

Wachsende Anforderungen in den Bereichen Komfort/Sicherheit, Funktionalität und Design führen auch im Karosseriebau zu grundsätzlichen Veränderungen, wobei der fahrzeugspezifische Leichtbau von zentraler Bedeutung ist. Der zunehmende Einsatz von Leichtbauwerkstoffen beziehungsweise innovativen Halbzeugen verursacht einen erhöhten umformtechnischen Schwierigkeitsgrad, was zwangsläufig neuartige technologische Entwicklungen bewirkt. In diesem Beitrag werden maßgebliche Trends beispielhaft dargestellt.