Mikroproduktion

Optische Messsysteme sind eine populäre Wahl für die Qualitätsprüfung, da sie nicht nur kontaktfrei funktionieren, sondern auch präzise und vergleichsweise schnell sind. Vor allem in Fällen, in denen eine 100 %-Qualitätsprüfung angestrebt wird, ist eine geringe Mess- und Auswertezeit von essentieller Bedeutung. Bei hohen Taktzahlen von mehreren Teilen pro Sekunde, wie bspw. beim Mikrokaltumformen, wird die Auswertung dabei von Algorithmen übernommen. Um eine schnelle und präzise Defekterkennung zu ermöglichen, werden solche Algorithmen üblicherweise auf die Erkennung einer beschränkten Anzahl vordefinierter Defektklassen zugeschnitten. Der Nachteil gegenüber der manuellen Prüfung ist dabei jedoch, dass unbekannte bzw. unerwartet auftretende Defektarten eventuell nicht erkannt werden. Bei neu entwickelten Verfahren und/oder einer hohen Anzahl von Einflussfaktoren ist es daher wichtig, dass die Auswertealgorithmen solche Anomalien zuverlässig und schnell erkennen.

Im Rahmen der Fertigung von Mikrobauteilen ist die genaue Planung und Auslegung der Prozessketten von hoher Bedeutung, da neben besonders geringen Toleranzen und sehr hohen Qualitätsanforderungen, z. B. bezüglich der Oberflächengüte, hohe Produktionsraten erreicht werden müssen, um eine wirtschaftliche Fertigung zu garantieren. Die Methode µProPlAn ermöglicht eine integrierte Planung und Auslegung von Prozessketten mit dem für die Mikrofertigung notwendigen Detailgrad. Beginnend mit der Materialflussplanung wird die Prozesskettengestaltung bis hin zur Auslegung einzelner Prozesse und Maschinen unterstützt. Um den manuellen Aufwand bei der Planung zu reduzieren, wird in diesem Beitrag ein Ontologie-basierter Ansatz zur automatisierten, geometrieorientierten Erzeugung von Prozesskettenvarianten vorgestellt.

Diese Ausgabe der Industrie Management widmet sich der Wandlungsfähigkeit von Unternehmen. Von traditionellen Familienunternehmen bis hin zu hochautomatisierten Mikroproduktionstechniken und nachhaltigen Produktionssystemen werden praxisnahe Beispiele vorgestellt. Weitere Themen sind flexible Strategien in der Bekleidungsindustrie, zukunftsweisendes Innovationsmanagement in der Logistik sowie neue Servicemodelle.

roduktminiaturisierung eröffnen sich für die mechanische Mikrofertigung eine Reihe neuer Einsatzbereiche und Marktchancen. Mit Bauteildimensionen unter einem Millimeter und Fertigungstoleranzen im Mikrometerbereich treten im Herstellungsprozess sogenannte „Größeneffekte“ auf, die eine einfache Prozessskalierung bekannter Verfahren aus dem Makrobereich verhindern und zu einem erhöhten Auftreten an Qualitätsabweichungen führen. Im Ergebnis wird die Prozessfähigkeit nach DIN ISO 21747 beeinträchtigt und somit auch die Anwendbarkeit der statistische Prozesslenkung (SPC) erschwert. In diesem Beitrag werden am Beispiel der Mikrokaltumformung die Wechselwirkungen zwischen technischen und logistischen Qualitätszielen im Sinne der logistischen Qualitätslenkung untersucht, wobei Methoden der statistischen Prozesslenkung und Fuzzy-Regelung zum Einsatz kommen.

Aufgrund der zunehmenden Miniaturisierung in allen Bereichen der Technik gewinnen mechanische Fertigungsverfahren von Mikrobauteilen an Bedeutung. Die Kombination von hohen Fertigungsraten und niedrigen Fertigungstoleranzen im Mikrometerbereich erfordert dabei ein umfassendes Qualitätsmanagement, welches leistungsfähige Prozesse mit niedrigen Qualitätskosten anstrebt. Aufgrund der geringen Bauteilgröße und der damit verbundenen schwierigen Handhabung scheidet die klassische Sichtprüfung als Prüfverfahren aus. In Kombination mit einer auf die Mikrofertigung angepassten Oberflächenmesstechnik bedarf es leistungsfähiger Bildverarbeitungssysteme, um Oberflächenunvollkommenheiten wie z.B. Risse, Dellen und Brüche zu identifizieren. Im folgenden Beitrag werden ausgehend vom Qualitätsmanagement verschiedene Normen und Anwendungen vorgestellt, welche die Oberflächenprüfung von Mikrobauteilen betreffen. Anhand eines tiefgezogenen Mikrobauteils aus dem Sonderforschungsbereich (SFB) ...

Die steigenden Anforderungen kürzerer Entstehungsprozesse und Produktlebenszyklen bei zunehmendem Kostendruck erfordern eine schnelle und flexible Produktentwicklung. Der Ansatz des Simultaneous Engineering beinhaltet die gleichzeitige Betrachtung und Gestaltung von Produkt, Prozess und Betriebsmitteln. Ziel ist es, Probleme möglichst schnell zu erkennen und die einzelnen Bereiche aufeinander abzustimmen, um so den gesamten Produktentwicklungsprozess zu verkürzen. Kommunikation und Wissensaustausch spielen dabei eine wichtige Rolle. Am Beispiel des Sonderforschungsbereichs 747 wird beschrieben, wie eine Wiki-Plattform als zentraler Bestandteil des Wissensmanagements eingeführt wird.

Der zunehmende Bedarf an hybriden mikrotechnischen Systemen bzw. Produkten in kleinen bis mittleren Losgrößen erfordert sowohl von der Mikroproduktionstechnik als auch von der Produktionsprozessplanung neue Konzepte und Methoden für die Entwicklung von Mikroproduktionssystemen. Mit der Micro-Factory lässt sich ein Ansatz beschreiben, der „Kleine Maschinen für kleine Teile“ fordert. Im Sinne der Micro-Factory kommen hoch spezialisierte Minimaschinen zum Einsatz, die sich mittels eines modularen Aufbaus zur Abbildung kompletter Produktionssysteme eignen. In einem beispielhaften Vergleich der Flächenbedarfe stehen 5 m² Fläche für eine herkömmliche Mikroproduktionsmaschine dem Bedarf von 0,09 m² Fläche für eine Minimaschine gegenüber [1]. Der folgende Beitrag offeriert aus Sicht der Produktionsprozessplanung ein Konzept für den Einsatz solcher Minimaschinen in der Mikroproduktion unter Verwendung adaptiver Qualitätsregelkreise.

Im Rahmen von Untersuchungen zum internationalen Stand der Forschung und der Technik in der Mikroproduktionstechnik [1, 2] wurde festgestellt, dass sowohl bei der Fertigung einzelner Funktionsbaugruppen als auch kompletter Produkte zwischen zwei Entwicklungslinien unterschieden werden muss. Zum einen wurden die klassischen feinwerktechnischen Verfahren [3] identifiziert, die aus dem Bereich der Fertigungsverfahren im Makrobereich stammen, wie in der DIN 8580 [4] beschrieben, zum anderen mikrotechnische Verfahren der Mikrosystemtechnik (MST) [3]. Eine besondere Herausforderung im Rahmen der allgemeinen Miniaturisierung ist in diesem Zusammenhang die begleitende Funktionsintegration [1] der Bauteile und die Prozessmodularisierung bzw. -integration der Fertigungsverfahren. Dieses stellt sowohl die Produkt- als auch die Prozessentwicklung zur Herstellung von mikrotechnischen Funktionsbaugruppen mit weiterentwickelten feinwerktechnischen Verfahren vor enorme Herausforderungen. Dieser ...

Komplexe Produktionssysteme in der Mikroproduktion, zur Herstellung miniaturisierter Systeme, Baugruppen und Einzelkomponenten, sind besondere produktionstechnische Systeme. Wie Hesselbach [1] feststellt, umfasst dabei die Mikroproduktionstechnik in ihrer Gesamtheit alle einzelnen, zum Teil hochspezialisierten Fertigungsverfahren. Kiesewetter [2] weißt zu dem darauf hin, dass es sich hierbei nicht einfach um eine Art „verkleinerten Maschinenbau“ handelt. Ganze Prozessketten oder zumindest größere, zusammenhängende Ausschnitte, beispielsweise zur Herstellung miniaturisierter, hauptsächlich mechanischer Baugruppen, werden in der Regel nicht betrachtet. Dieser Beitrag widmet sich Fragestellungen zu Planung und zum Betrieb von Prozessketten zur Herstellung solcher Baugruppen.