Prozesskette

Im Zuge der Digitalisierung ist die Kollaboration von Mensch und Maschine unausweichlich. Das sollte bei der Aus- und Weiterbildung möglichst früh berücksichtigt werden. Im Maschinenbau gibt es ein großes Hindernis: der Mangel an Zugang zu erfolgskritischem Wissen, der die Akzeptanz digitalisierter Abläufe negativ beeinflussen kann. Eine praxisnahe Lehr- und Lernplattform, die Digitalisierungsthemen an realen Maschinen und Komponenten vermittelt, leistet hierbei wichtige Arbeit.

Das zunehmende Bewusstsein für eine energieeffiziente Produktion erzeugt den Wunsch nach Instrumenten zur energetischen Bewertung und Optimierung von Prozessketten. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Vorgehen zur ganzheitlichen energetischen Bewertung und Optimierung von Prozessketten mit spanenden Fertigungsverfahren entwickelt, welches stoffstromübergreifende Wechselwirkungen durch Anpassung der Prozessstellgrößen (PSG) berücksichtigt.

Der Fertigungsanteil der additiven Fertigung (AM) und besonders des pulverbettbasierten Laserstrahlschmelzens (L-PBF) nimmt in der industriellen Anwendung weiter zu. Allein mit AM lassen sich jedoch oft keine engen Maßtoleranzen oder geringen Oberflächenrauheiten erzielen. Daher muss eine Prozesskette generiert werden, die die additive Fertigung mit weiteren Bearbeitungstechnologien kombiniert. Um einen kontinuierlichen Werkstückfluss als Basis für die weitere Industrialisierung von L-PBF zu erreichen, wird ein neuartiges Substratplattensystem sowie dessen Anwendung in L-PBF-Maschinen und bei der Weiterbearbeitung vorgestellt. Das Substratplattensystem besteht aus einem Nullpunkt-Spannsystem und matrixartig angeordneten Verbindungsstiften, welche die werkstückseitige Verbindung sehr flexibel ermöglichen.

Ein effizienter und nachhaltiger Umgang mit Ressourcen entscheidet heute in vielen Branchen über den Unternehmenserfolg: Wie kann es gelingen, mit weniger Ressourceneinsatz mehr Leistung zu erbringen? Die bislang verfolgten Ansätze fokussieren auf die Verbesserung von Einzelprozessen und hinterfragen die übergeordneten Strukturen oft nur unzureichend. Ein erheblicher Teil des in der Produktion und dessen Umfeld vorhandenen Optimierungspotenzials zur Steigerung der Ressourceneffizienz bleibt so ungenutzt. Tief greifende Verbesserungen lassen sich speziell bei hohem Systemreifegrad nur durch eine ganzheitliche Systembetrachtung und -optimierung erzielen, welche Energie- und Ressourcenverbräuche neben klassischen Zielgrößen, als weitere Dimension in die Optimierungsstrategie integriert.

Viele Unternehmen sehen sich in Folge der Globalisierung gezwungen, ihre Wettbewerbsfähigkeit durch eine Internationalisierung der Produktionsstandorte zu sichern. Dies erfordert eine langfristige Planung der zukünftigen Produktstrukturen und Prozessketten, um die Variantenvielfalt beherrschen und Kernkompetenzen sichern zu können. Ziel der hier vorgestellten Methode ist eine marktnahe Variantenbildung und eine Bündelung von Kernkompetenzen.

Produktivität, Qualität, Flexibilität und Produktionskosten sind nicht die einzigen entscheidenden Kriterien für eine effiziente Produktion. Zur Wahrung der Wettbewerbsfähigkeit muss vielmehr ein globales Optimum der Prozesskette erreicht werden, welches die unternehmensspezifisch vorhandenen Ressourcen optimal nutzt und gleichzeitig Innovationen berücksichtigt. In diesem Beitrag werden diesbezügliche Ansätze zur Unterstützung der integrierten Technologieplanung erläutert, die am Werkzeugmaschinenlabor der RWTH Aachen (WZL) entwickelt wurden.