In Fertigungsbetrieben sind Produktionsmaschinen oft nicht optimal aufgestellt. Die Gründe dafür sind sich ständig ändernde Kundenanforderungen oder dass Maschinen gemäß ihrem Kaufdatum am nächstmöglichen Standort aufgestellt werden. Bei Optimierungsmaßnahmen im Laufe eines Fabriklebenszyklus werden oft Kompromisse eingegangen. Des Weiteren liegt der Fokus oft auf der Umsetzung eines Projektes. Diese Arbeit verfolgt einen ganzheitlichen Ansatz für die gesamte Produktion. Ziel dieser Arbeit ist die Optimierung einer Produktionsanlage von Metallbearbeitungsmaschinen. Diese Optimierung geschieht in Form einer neuen Ausarbeitung des Maschinenlayouts. Dabei sollen Wegstrecken des Fertigungspersonals verkürzt und eine offenere Anordnung der Bearbeitungsmaschinen erstellt werden, um frühzeitig Maschinenstillstände zu erkennen. Zur Erreichung der Ziele werden die Materialflussanalyse und Werkzeuge aus dem Lean Management angewandt. Für die Materialflussanalyse wird eine Simulationsstudie unter Verwendung verschiedener Ausprägungen des Layouts implementiert. Als Tool aus dem Lean-Management wird Gemba-Kaizen angewandt, wobei spezielle Visualisierungsmethoden mittels 3D-Modellen, Virtual Reality und Augmented Reality vorgestellt werden. Das Ergebnis dieser Arbeit zeigt eine Durchsatzsteigerung durch Vermeidung von Verschwendung auf. Das Potenzial dieser Verbesserungsmaßnahme wird mithilfe einer Simulationsstudie in Zahlen ausgewertet und dargestellt. Eine wesentliche Erkenntnis dieser Arbeit ist, dass die Umsetzung von Optimierungsmaßnahmen eine Kombination fachbereichsbereichsübergreifender Fähigkeiten und Kenntnisse erfordert. Diese Arbeit soll als Wegweiser für zukünftige Optimierungsmaßnahmen dienen.

Werkstücken mit Hilfe unterschiedlichster Umformtechnologien eine gewünschte Gestalt zu verleihen, ist seit jeher Bestandteil technischer Prozesse. Die vorliegende wissenschaftliche Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung eines spezifischen Werkzeuges zum Richten von Drahtstiften und in weiterer Folge mit der Konstruktion eines Prototyps. Insbesondere der Prozess vom zunächst vollständig von Hand durchgeführten bis hin zum automatisierten Arbeitsvorgang steht im Mittelpunkt der Untersuchung. Das Geraderichten von verbogenen Metallstiften stellt dabei die konkrete Herausforderung dar. Die vorangehende theoretische Auseinandersetzung beschäftigt sich mit wesentlichen Teilaspekten der Automatisierung von Arbeitsprozessen im Allgemeinen und im Speziellen, was heißt, etwa die Vereinzelung von Stiften, den Richtprozess per se, aber auch die Verpackung der Drahtstifte im Detail zu erörtern. Der Schwerpunkt liegt in einem ersten Schritt dementsprechend auf der Erarbeitung des theoretischen Grundwissens zur nachfolgenden Entwicklung eines Richtwerkzeuges. Auf Basis dieser Erkenntnisse werden im praktischen Hauptteil divergierende Lösungsmöglichkeiten für die Konstruktion eines Richtwerkzeuges einer eingehenden Prüfung unterzogen. Die potentiell geeignetste Methode zum Richten der Stifte wird daraufhin einer weitreichenden Versuchsreihe unterzogen, wodurch die Basis für die Konstruktion einer optimalen Richtwerkzeuggeometrie gegeben ist. Um dies zu realisieren wurde ein Prototyp entwickelt, der eine genaue Untersuchung des Richtprozess zulässt. Das entstandene Richtwerkzeug sowie der Prototyp fungieren in weiterer Folge als Ausgangspunkt für die Konzeptionierung einer automatischen Drahtstift-Richtmaschine. Bei diesem Konzept wird veranschaulicht, wie in weiterer Folge der Prozess weitestgehend automatisiert werden könnte.

Der Begriff 3D-Druck hat in den letzten Dekaden Eingang in das Wortrepertoire der Gesellschaft gefunden. Eine Vielzahl verschiedener additiver Fertigungsmethoden sind in dieser Zeit entstanden. Um den auf Spulen gewickelten, speziell für das Fused Filament Fabrication Verfahren (FFF) in Form gebrachten Kunststoff vor der Verarbeitung zu trocknen, werden z.B. bereits aus dem Spritzguss bekannte technische Lösungen herangezogen und entsprechend angepasst. Die Problematik von zu feucht verarbeitetem Kunststoff ist schon aus anderen Fertigungsmethoden wie dem Spritzguss und der industriellen Extrusion bekannt, weshalb auch die Vortrocknung der Materialien hier bereits untersucht wurde. Die Vortrocknung von auf Spulen aufgewickeltem Filament für den 3D-Druck hingegen wurde erst wenig untersucht. Das ist der Ausgangspunkt für das Forschungsziel dieser Arbeit: Es gilt eine Vortrocknungslösung für hygroskopische, technische Kunststoffe in Filamentform wie Polyamid zu entwickeln, deren Preis- / Leistungsverhältnis mit marktüblichen Verfahren konkurrieren kann. Um die Anlage auslegen zu können, wird in dieser Arbeit das Trocknungs- und Absorptionsverhalten der Filamentspulen untersucht. Zusätzlich wird auf die Frage der minimal nötigen Trocknungszeit in der entworfenen Anlage eingegangen. Die Auswertungen der Versuchsreihe zeigen eine beträchtliche Zunahme der Trocknungszeit von der äußersten zur innersten Spulenschicht, und dass für eine ausreichende Trocknung je nach Ausgangsfeuchte mehrere zig Stunden erforderlich sind. Aufgrund der Menge an Wasser, die im Zuge der Trocknung nach außen transportiert wird, ist bei größeren Mengen von zu trocknendem Kunststoff ein Austausch der Luft in der Trockenkammer ratsam. Aus diesem Grund wurde als Trocknertyp ein Umlufttrockner mit Zu- und Abluftklappensteuerung entwickelt. Weiterführende Forschungen könnten sich mit der Thematik der maximal zulässigen Feuchte unterschiedlicher Kunststoffe vor der Verarbeitung wie auch mit den Auswirkungen der Zufuhr von in vielen Betrieben vorhandener Trockenluft beschäftigen.

Ein stetig steigender Flexibilitätsgrad von Automatisierungsanlagen bringt häufig Problemstellungen bei der Realisierung dieser Anlagen mit sich. Grund hierfür sind häufig komplexe Wirkmechanismen oder eine nicht anwenderfreundliche Nutzung aller inkludierten Komponenten. Die Verwendung des Digitalen Zwillings und dessen Vorteile, wie die virtuelle Inbetriebnahme, sind daher für flexible Automatisierungssysteme nur mit erhöhtem Aufwand zu entwickeln bzw. einzubinden. Das Ziel der Masterarbeit ist es das komplexe Ineinanderwirken von Komponenten anhand eines praktischen Anwendungsfalles aufzuzeigen und mittels Konzeptmodell und anschließender Ausarbeitung Lösungsansätze zu generieren, um den vorteilhaften Nutzen eines zu erstellenden Digitalen Zwillings zu ermöglichen. Um das Ziel zu erreichen, erfolgte eine konzeptionelle Ausarbeitung einer Systemarchitektur aller inkludierten Komponenten, die Entwicklung eines Prozessmodells und die praktische Umsetzung des Gesamtsystems bestehend aus einem Roboter, Steuerungskomponenten und dem dazugehörigen Digitalen Zwilling. Das Resultat der praktischen Ausarbeitung zeigt, dass der Digitale Zwilling von flexiblen Prozessen Vorteile wie die virtuelle Inbetriebnahme, die Reduktion von Stillstandszeiten, und ein erhöhtes Maß an Benutzerfreundlichkeit mit sich bringt.

In einer globalisierten Welt ist es von Bedeutung, die Lieferketten und Materialprozesse kontinuierlich zu optimieren. In der Firma Anton Paar soll der Materialflussprozess effizienter gestaltet werden, um Zeit und Kosten zu reduzieren. Ziel der Masterarbeit ist eine Reduzierung der Durchlaufzeit des Materialflussprozesses, was sich positiv auf die Gesamtdurchlaufzeit der Supply Chain auswirkt. Die vorliegende Arbeit beschreibt die in der Literatur gängigen Materialflussprozesse und diskutiert deren Vor- und Nachteile. Basierend auf der Literaturanalyse werden die relevanten Prozessoptionen identifiziert und dargestellt. Die einzelnen Prozesskomponenten werden segmentiert und mit Metriken (z.B. Durchlaufzeit, Kosten) versehen, um die Vergleichbarkeit zu gewährleisten. Der Ansatz der Kommissionierungs-Optimierung ist der effizienteste Weg, um den Materialfluss hinsichtlich Kosten und Zeit zu steuern. Dies gilt vor allem dann, wenn das Unternehmen technisch anspruchsvolle Artikel im Materialfluss hat. Enthält der Materialfluss eine hohe Anzahl einfacher Artikel, sollte das Unternehmen das C-Teile Management in Betracht ziehen. Die Komplexität der Artikel im Materialflussprozess bestimmt, welche der beschriebenen Optimierungen gewählt werden sollten. Daraus ergibt sich die Empfehlung, die Komplexität der Artikel zu quantifizieren und damit messbar zu machen. Anschließend kann anhand der Empfehlungen dieser Arbeit der optimale Materialflussprozess ausgewählt werden.