52.70 Fertigungstechnik: Allgemeines
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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.
Im Zuge von baulichen Erweiterungen des Firmenstandorts der Geislinger GmbH wurde die Idee zur Entwicklung einer innovativen, die Produkte widerspiegelnden Beleuchtungslösung geboren. Ein außergewöhnliches Flächenmodell des Architekten (Dipl.-Ing. Dr. Volkmar Burgstaller) liefert hierbei das Design und somit die Basis für die Entwicklung der Verbundbauteile. Die besondere Form und Größe des Modells sind hier gemeinsam mit den gewünschten Materialien die herausfordernden Kriterien. Die vorliegende Masterarbeit beschäftigt sich zur Realisierung dieses Projekts mit den Grundlagen der Faserverbundtechnik, beginnend bei den Materialien, über die Bauteildimensionierung, bis hin zu den in Frage kommenden Fertigungsverfahren. Die Ergebnisse werden hierbei auf die vorhandenen Ressourcen und Möglichkeiten angepasst. Der Wiedererkennungswert der bestehenden Produkte ist durch den richtigen Einsatz von Kohlenstoff- und Glasfasern gegeben. Die Straßenbeleuchtung wird dabei in zwei Hauptteile aus Verbundmaterialien, den Mast und Laternenkopf, aufgeteilt. Zur Herstellung dieser Bauteile wird das Wickelverfahren und Handlaminierverfahren eingesetzt. Die Entwicklung der Vorrichtungen für diese Verfahren ist mitunter Thema dieser Arbeit. Durch die praktische Umsetzung wird dabei auf Probleme und Lösungsvarianten eingegangen. Die Arbeit liefert somit kein mögliches Konzept, sondern vielmehr das Ergebnis des realisierten Projektes. Mit der erfolgreichen Montage und Inbetriebnahme der innovativen Straßenbeleuchtung findet das Projekt einen positiven Abschluss. Das Resultat wird zurzeit firmenintern an einigen Standorten eingesetzt. Einer Vermarktung der im Rahmen dieser Arbeit realisierten außergewöhnlichen Straßenbeleuchtung und dadurch die Erschließung einer neuen Produktsparte steht aber nichts im Wege. Durch die modulare zweiteilige Ausführung sind zudem Freiheiten bezüglich Gestaltung von anderen Kopfdesigns gegeben und auf Kundenwünsche könnte eingegangen werden.
Durch den steigenden Trend zur Entwicklung neuer Fahrzeugkonzepte und den daraus resultierenden herausfordernden Anforderungen, müssen Automobilentwickler ihre Kompetenzen stetig erweitern und ihre bestehenden Entwicklungsprozesse bestmöglich optimieren. Bei Magna Steyr Fahrzeugtechnik bildet der Fachbereich Fahrzeugarchitektur einen der entscheidenden Hauptakteure im Fahrzeugentwicklungsprozess, welcher unter anderem die Hauptverantwortung für die Layouterstellung des zu entwickelnden Fahrzeugs trägt. Da das Erstellen eines solchen Layouts, ein sehr komplexer, aufwendiger Prozess ist, liegt das Hauptaugenmerk im Fachbereich darin, einen standardisierten Prozess, sowie einen Automatismus durch ein Tool zu haben, welches den Mitarbeiter bzw. die Mitarbeiterin maßgeblich bei der Erstellung eines Layouts unterstützt. Im Zuge diverser Masterarbeiten und Dissertationen im Unternehmen, wurde das Tool ConceptCar 2.0 geschaffen, welches jedoch noch von etlichen Fehlfunktionen geprägt und somit nicht für den Einsatz im täglichen Projektgeschäft geeignet ist. Der Fokus dieser Arbeit liegt darin, mittels einer Analyse des bestehenden Prozesses für die Konzeptentwicklung von Fahrzeuglayouts, sowie der Untersuchung des aktuell nicht einsetzbaren Tools ConceptCar 2.0, Optimierungskonzepte für einen projektbezogenen Einsatz aufzuzeigen, sodass ein neues Tool, das ConceptCar 3.0, kreiert werden konnte. Das ConceptCar 3.0 ermöglicht nun eine parametergesteuerte Konzepterstellung von Fahrzeuglayouts in den frühen Phasen der Automobilentwicklung. Mittels einer durchgeführten Evaluierung im Projektalltag wurde zudem die Einsetzbarkeit des Tools verifiziert.
Die generative Fertigung, mit welcher Bauteile schichtweise aufgebaut werden, gewinnt anhand der kontinuierlichen Weiterentwicklung im Bereich der Materialwissenschaften, der besser werdenden Prozessqualität und des wachsenden Knowhows immer mehr an Bedeutung. Faktoren wie die zeiteffiziente Herstellung von Bauteilen und die rasche Verfügbarkeit sind nur wenige von vielen entscheidenden Vorteilen generativer Fertigungsverfahren. Eines der aufstrebenden Materialien für die generative Fertigungstechnologie Fused Filament Fabrication ist Acrylester-Styrol-Acrylnitril (ASA). Bauteile aus ASA bestechen durch ihre hochwertige Oberfläche sowie gute Witterungs- und UV-Beständigkeit. Eigenschaften die besonders im Bereich industrieller Anwendungen von großer Bedeutung sind. Das Ziel dieser Arbeit ist die Erarbeitung einer Produktionsrichtlinie für Fused Filament Fabrication Verbindungstechniken aus Acrylester-Styrol-Acrylnitril für die Unternehmungen HAGE Sondermaschinenbau und FH CAMPUS 02. Zusätzlich soll das prozessspezifische Knowhow weiter ausgebaut werden. Im ersten Schritt wird eine mechanische Werkstoffprüfung im Sinne von Zugversuchen durchgeführt um auf Basis der gewonnenen Erkenntnisse unterschiedliche Verbindungstechniken wie Schraub-, Steck- und Schnappverbindungen näher zu betrachten. Die Abfolge der Tätigkeiten wie Konstruktion, generative Fertigung und Prüfung der Bauteile werden im Sinne eines iterativen bzw. schrittweisen Verbesserungsprozesses durchgeführt. Sowohl die Probenkörper aus den Zugversuchen als auch die Probenkörper der unterschiedlichen Verbindungstechniken werden verschiedenen Prüfkriterien wie Maßhaltigkeit, Strukturaufbau, mechanische Beständigkeit und Funktionalität unterzogen. Das Resultat dieser Arbeit ist eine Produktionsrichtlinie für KonstrukteurInnen auf Basis von Fused Filament Fabrication Verbindungstechniken aus Acrylester-Styrol-Acrylnitril. Auf Basis des optimalen Kosten-Nutzen-Verhältnisses der generativen Fertigungstechnologie Fused Filament Fabrication und dem Material Acrylester-Styrol-Acrylnitril, sind die Erkenntnisse dieser Arbeit ein wichtiger Schritt in die richtige Richtung. Beide Unternehmungen können aufgrund der gesammelten Erfahrungen mit dem Material ASA und den überprüften Verbindungstechniken profitieren und somit auch in Zukunft konkurrenzfähig bleiben.
