Inhalte der Online-Ausgabe 5-2025

J. Fleischer – wbk Institut für Produktionstechnik, Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Hochleistungsprozesse als Schlüssel zu einer resilienten und nachhaltigen Produktion

Angesichts geopolitischer Spannungen, ökologischer Transformationen und ökonomischer Unsicherheiten steht die Produktionstechnik an einem entscheidenden Wendepunkt. Steigende Energiekosten, unterbrochene Lieferketten und der zunehmende Druck zu nachhaltigem Wirtschaften erfordern von der Industrie nicht nur Effizienz, sondern auch Flexibilität, Innovationskraft sowie digitale Intelligenz. Produktions­­systeme müssen daher in Zukunft hochproduktiv, ressourceneffizient und robust gegenüber Störungen gestaltet sein. S. 315

M. Mau, A. Puchta, J. Fleischer – wbk (KIT)

Modellbasierte Überwachung von Fräsprozessen

Die datenbasierte Prozessüberwachung ermöglicht es, Fräsprozesse präzise zu analysieren und Anomalien frühzeitig zu erkennen – ohne zusätzliche Sensorik nachrüsten zu müssen. Durch den Einsatz spezialisierter Signalvorhersagemodelle und selbstlernender Mechanismen lassen sich variierende Produktionsbedingungen effizient abbilden, wodurch die Gesamtanlageneffektivität und Fertigungsqualität in Produktionsumgebungen mit hoher Variantenvielfalt gesteigert werden können. S. 316

doi.org/10.37544/1436-4980-2025-05-6

M. Frisch, R. Ströbel, A. Puchta, J. Fleischer – wbk (KIT)

Assistenzsystem für effiziente Maschinenabnahme

Bei der Abnahme von Werkzeugmaschinen und der Einstellung von Regelparametern wird aktuell sehr viel Fachwissen des Maschinen­bedieners benötigt. Um den Prozess zu beschleunigen und die Abhängigkeit von diesem Wissen zu reduzieren, wird ein Assistenzsystem, das den Bediener unterstützt und von ihm lernen kann, benötigt. In diesem Beitrag wird ein Konzept für ein System, das die Maschinenabnahme und Parametereinstellung kombiniert vorgestellt.   S. 321

doi.org/10.37544/1436-4980-2025-05-11

F. Kößler, J. Fleischer; A. Diener, C. Willuhn, A. Kwade; R. Daub, A. Mayr – wbk (KIT); Institut für Partikeltechnik, Technische Universität Braunschweig; iwb Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften, Technische Universität München

Effizientes Kalandrieren von Batterieelektroden

Derzeit ist die Fertigung von Lithium-Ionen-Batteriezellen nahezu über die komplette Prozesskette stark ausschussbehaftet. Eine Reduktion des Produktionsausschusses reduziert sowohl den Ressourcen­verbrauch als auch die Kosten und steigert die Produktivität der gesamten Produktion. Exemplarisch für den Kalandrier­prozess wird aufgezeigt, wie mittels DEM-Simulationen und Sensorintegration in Brownfield- und Neuanlagen Fehlerbilder erkannt und reduziert werden können. S. 326

doi.org/10.37544/1436-4980-2025-05-16

S. Zeidler, F. Kößler. J. Fleischer – wbk (KIT)

Laser-Sintern mit Endlosfasern verstehen

Die additive Fertigung von endlosfaserverstärkten Kunststoffbauteilen (CFK) ermöglicht die wirtschaftliche Herstellung komplexer Bauteile für diverse Branchen. Das Laser-Sintern als Verfahren ist erst seit kurzem für die Herstellung von CFK geeignet. Während die Integration validiert wurde, sind die Mechanismen hinter dem Prozess nicht vollständig verstanden. Hier wird ein Ansatz zur Untersuchung der Prozess-Struktur-Eigenschaftsbeziehungen und der dadurch möglichen Optimierung vorgestellt. S. 334

doi.org/10.37544/1436-4980-2025-05-24

E. Uhlmann, J. Polte, A. Gordei, G. Esser, J. Fock – Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK; Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb (IWF), Technische Universität Berlin

Qualitätssteigerung beim PBF-LB/M-Hochtemperaturprozess

Das pulverbettbasierte Laserstrahlschmelzen (PBF-LB/M) bietet vielversprechende Möglichkeiten zur Fertigung komplexer Titanaluminid-Bauteile. Jedoch stellen hohe Temperaturgradienten Δϑ und Eigenspannungen σ Herausforderungen dar, die Rissbildung und Porosität Φ verursachen. In dieser Studie wird die Vorheizung der Substratplatte als Strategie zur Reduktion dieser Defekte untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass eine Erhöhung der Vorheiztemperatur ϑ_Sub die Bauteilqualität durch geringere Rissbildung ω und höhere Dichte ρ signifikant verbessert. S. 340

doi.org/10.37544/1436-4980-2025-05-30

E. Uhlmann, T. Braun, W. Reder – Fraunhofer IPK, Berlin; TU Berlin, IWF

Rückstandsfreie Reinigung

Die industrielle Bedeutung der additiven Fertigungstechnologien steigt stetig durch wachsendes Prozessverständnis und die Nutzung der spezifischen Verfahrensvorteile. Prozessbedingt kommt es bei den pulverbettbasierten Fertigungsverfahren zu Partikelanhaftungen. Durch Parameteranpassung können diese Pulveranhaftungen verringert, jedoch nicht vermieden werden. Daher gewinnt die Nachbearbeitung an Bedeutung. Das Hochdruckstrahlen mit flüssigem Kohlenstoffdioxid (CO₂) bietet hierbei großes Potenzial. S. 345

doi.org/10.37544/1436-4980-2025-05-35

C. Hauschopp, S. Dicks, R. Kraft; J. Bremer; D. Wall; N. Brierley; C. Häfner – Fraunhofer Institut für Lasertechnik ILT, Aachen; BCT Steuerungs- und DV-Systeme GmbH, Dortmund; Pont 8 GmbH, Dortmund; Diondo GmbH, Hattingen; Lehrstuhl für Lasertechnik LLT der RWTH Aachen

Multimodale Datenanalyse im Laserauftragschweißen

Das Laserauftragschweißen ist ein komplexer Fertigungsprozess, der durch umfassende multimodale Prozessüberwachung digital abgebildet werden kann. Dieser Beitrag behandelt die Integration von Sensorik, die ortsaufgelöste Datenerfassung und -analyse sowie die Überlagerung und Korrelation von Prozessdaten mit CT-basierten Defektmasken. Durch die Vernetzung aller Schnittstellen wird ein automatisiertes Konzept entwickelt, das die Generierung von Daten für zukünftige KI-Modelle erheblich erleichtert. S. 352

doi.org/10.37544/1436-4980-2025-05-42

E. Uhlmann, M. Kopp – Fraunhofer IPK; Institut für IWF, TU Berlin

Gleitschleifen ohne Formabweichung

Genaue Kenntnisse über die lokale Materialabtrennung beim Gleitschleifen sind unerlässlich, um die Entstehung von Formabweichungen, wie beispielsweise unzulässig hohe Verrundungen von Werkstückkanten, zu vermeiden. Um die Materialabtrennung bereits im Vorfeld zu berücksichtigen, wird in dieser Studie eine numerische Prozesssimulation auf Basis der Diskreten Elemente Methode (DEM) vorgestellt, welche die Geometrieveränderung von Werkstücken während des Gleitschleifens berechnen kann. S. 361

doi.org/10.37544/1436-4980-2025-05-51

E. Uhlmann; M. Polte, T. Hocke, J. Tschöpel – Fraunhofer IPK, Berlin; TU Berlin, IWF

Konzept eines adaptiven Ultraschallsystems für die Fräsbearbeitung

Die ultraschallunterstützte Zerspanung bietet das Potenzial, die Prozessgrenzen bei der Zerspanung spröder Werkstoffe erheblich zu verschieben. Kommerziell erhältliche Ultraschalllsysteme sind jedoch aufgrund ihres Funktionsprinzips hinsichtlich der darstellbaren Parameter stark limitiert. Das vorgestellte Konzept zeigt eine Lösung dieser technologischen Herausforderung und bietet somit eine Möglichkeit, die ultraschallunterstützte Zerspanung in eine breitere industrielle Anwendung zu bringen. S. 368

doi.org/10.37544/1436-4980-2025-05-58

E. Uhlmann; A. Muthulingam; M. van der Meer – Fraunhofer IPK, Berlin; TU Berlin, IWF; Krebs & Riedel Schleifscheibenfabrik GmbH, Bad Karlshafen

Bearbeitung hochharter Keramik-Werkstücke

Das zweiseitige Läppverfahren wird zunehmend durch das Doppel­seitenplanschleifen substituiert. Die Vorteile liegen in der höheren Produktivität und der deutlich geringeren Umweltbelastung. Aktuell bestehen jedoch große Herausforderungen bei der Bearbeitung von hochharten und großflächigen Bauteilen hinsichtlich der geforderten Werkstückqualität und Wirtschaftlichkeit, sodass oft weiterhin auf das Läppverfahren zurückgegriffen wird. Vor diesem Hintergrund wurden strukturierte Schleifwerkzeuge entwickelt und im Einsatz untersucht. S. 372

doi.org/10.37544/1436-4980-2025-05-62