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Entwicklung einer auf Druckluft basierenden Methode zur Lärmminderung an rotierenden Werkzeugen

Das Projekt "Entwicklung einer auf Druckluft basierenden Methode zur Lärmminderung an rotierenden Werkzeugen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Werkzeugmaschinen durchgeführt. Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung und Beurteilung einer Methode zur Minderung des werkzeugbedingten Lärms mittels der im Drehbereich eines schnell rotierenden Werkzeugs zusätzlich eingeleiteten Luftmengen. Die durchgeführten Untersuchungen umfassten als erstes eine gründliche Recherche der messtechnischen und rechnergestützten Möglichkeiten zur Ermittlung der Strömungsverhältnisse der umgebenden Luft bei rotierenden Systemen wie z.B. Turbinen, Lüfter, Rotoren und spanenden Werkzeugen. Unter Bezugnahme auf die wesentlichen Aspekte am Markt vorhandener Simulationsprogramme wurde eine auf strömungstechnische Anwendungen hin gerichtete Auswahl von Software-tools zur numerischen Simulation und Visualisierung durchgeführt. Dadurch konnten die spezifischen Luftströmungs- und Akustikparameter numerisch prognostiziert und Strömungsfelder in der Nähe schnell rotierender Werkzeuge visualisiert werden. Während des Projektablaufs wurden typische Zerspanungswerkzeuge hinsichtlich der Entstehung von turbulenten Luftströmungen analysiert und einige davon experimentell untersucht. Als beispielhafte Repräsentanten wichtiger Werkzeuggruppen wurden massive Hobelmesserköpfe und Kreissägeblätter verwendet. Um die akustischen Parameter und das mögliche Lärmminderungspotenzial der neuen Methode bei diesen Werkzeugen messtechnisch korrekt zu erforschen, wurde ein Rotationsprüfstand mit laufruhigem Spindelantrieb und universeller Werkzeugaufnahme entwickelt und in Betrieb genommen. Der Prüfstand wurde bei den experimentellen Untersuchungen eingesetzt. Zur Durchführung der betriebsbezogenen Versuche wurde eine Fräsmaschine mit Düsensystem ausgerüstet und im Schallmessraum der Klasse 1 des Instituts aufgebaut. Das Luftdüsensystem wurde zur Durchführung von betriebsnahen Untersuchungen bzw. zur Beurteilung der Schallminderungsmethode angepasst und an der Versuchsmaschine angebracht. Dafür wurden ausgewählte Luftdüsen hinsichtlich ihrer Luftstrahlgeschwindigkeit, Blasmuster und Schallemission verwendet. Die durchgeführten experimentellen Untersuchungen zeigen eine deutliche Senkung des Schallpegelparameters LAeq bis zu 8 dB bei der Anwendung von z.B. massiven Hobelwerkzeugen und dem gleichzeitigen Einsatz von zwei Düsen. Es wurde festgestellt, dass sowohl das Leerlauf- und werkstückbedingte Geräusch mit dem entwickelten Düsensystem effektiv bekämpft werden kann. Weiterhin ist es gelungen, die zweckmäßigen Luftdüsenkombinationen für die untersuchten Hobelmesserwerkzeuge zu finden, die bestmöglichen Düsenpositionen für diesen Werkzeugtyp festzustellen sowie eine Definition der minimal benötigten Luftdruckmengen für eine effiziente Schallsenkung zu treffen. Da das Düsensystem effektiv bei geringen Luftdruckwerten eingesetzt werden kann und einen niedrigen Luftverbrauch aufweist, kann die entwickelte Lärmminderungsmethode als wirtschaftlich anerkannt und für eine weitere, breitere industrielle Anwendung - auch bei anderen Maschinen- und Werkzeugtypen - empfohle

AKOF: Optimierung der verfahrenstechnischen Kette 'Abtrag kontaminierter Flächen' - unter dem Aspekt Maximierung der Abtragsleistung

Das Projekt "AKOF: Optimierung der verfahrenstechnischen Kette 'Abtrag kontaminierter Flächen' - unter dem Aspekt Maximierung der Abtragsleistung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Technologie und Management im Baubetrieb durchgeführt. Ziel ist es eine Fräse zu entwickeln die das Abtragen von Beton bis in eine Tiefe von 10 mm in einem Übergang effektiv ermöglicht. Die Fräswerkzeuge sollen eine wirtschaftliche Standzeit aufweisen und ohne Wasserkühlung auskommen. Mittels eines Trägersystem soll die Fräseinrichtung Wände, Stützen und Decken autark abschreiten können und diese dekontaminieren. Ermittlung Stand der Technik im Bereich Dekontaminationsverfahren - 2-dimensionale Untersuchungen zum Bruch- und Schneidverhalten von Beton - Messreihen für auftretende leistungsabhängige Kräfte und Momente der Fräslamellen in unterschiedlichen Versuchsanordnungen - Steuerung uns Anpassung des Manipulators - Optimierung de verfahrenstechnischen Kette - Paxiserprobung des Systems

Straßensanierung harter Beläge

Das Projekt "Straßensanierung harter Beläge" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Wirtgen GmbH durchgeführt. Die technischen Ziele des Vorhabens bestehen darin, ein Verfahren zu entwickeln, welches es ermöglicht, auch Fahrbahndecken aus harten und härtesten Belägen, wie z.B. aus Beton zu bearbeiten. Im Rahmen dieses Vorhabens soll eine Vorrichtung entwickelt werden, mit der ein solches Verfahren durchzuführen ist. Mit Hilfe eines Prototyps soll dann die praktische Funktion des Systems nachgewiesen und gegebenenfalls optimiert werden. Diese Vorrichtung soll nicht nur die grundsätzliche Bearbeitung von harten Belägen bewerkstelligen, sondern insbesondere durch eine recyclinggerechte Bearbeitung der harten Beläge gekennzeichnet sein. Nicht zuletzt ist es ein weiteres Ziel des Vorhabens, dass das neue zu entwickelnde Verfahren bzw. die neue Vorrichtung in Anlehnung an die bestehende Technologie des Kaltfräsens entwickelt wird. Die technischen Ziele liegen im einzelnen in der Entwicklung von folgenden Lösungsansätzen zu einsetzbarer Technik: - Untersuchung von Einsatzmöglichkeiten kombinierter Verfahren, bei dem das klassische Fräsen durch andere Verfahren ergänzt und erweitert wird. - Entwicklung und Test eines Verfahrens zum Aktivfräsen, bei dem Meißel mechanisch angeregt werden und beim Eingriff in das Material - vergleichbar der Schlagbohrmaschine - 'angeschlagen' werden. - Entwicklung und Einsatz neuer Materialien bzw. Materialkombinationen aus Hartmetallen und Verschleißmaterial. - Entwicklung von Mess- und Überwachungssystemen zur Überwachung des Fräsprozesses, zur Erkennung und zum Schutz vor Störungen, die zum Materialbruch führen. - Untersuchung und Entwicklung neuer Formen für Meißel und Walzen für geänderte Fräsdynamik.

Teilvorhaben 5: Validierung biobasierter Schmierstoffe für kryogene MMS beim Fräsen und Bohren

Das Projekt "Teilvorhaben 5: Validierung biobasierter Schmierstoffe für kryogene MMS beim Fräsen und Bohren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gühring KG - FuE-Zentrum durchgeführt. Ein Großteil der spanenden Metallbearbeitungsprozesse wird aktuell durch große Mengen flüssiger Kühlschmierstoffe unterstützt. Aufgabe des Kühlschmierstoffs ist es, die Kühlung und Schmierung des Werkzeugs im Eingriff sicherzustellen sowie die Späne aus dem Bearbeitungsraum abzutransportieren. Die Anwendung konventioneller insbesondere wassermischbarer Kühlschmierstoffe in Zerspanungsprozessen wirkt sich negativ auf ökonomische und ökologische Faktoren sowie auf die Gesundheit der Mitarbeiter am Arbeitsplatz aus. Aus fertigungstechnischer Sicht stoßen konventionelle Kühlschmierstrategien bei der Bearbeitung neuartiger Hochleistungswerkstoffe an ihre Leistungsgrenzen. Ein Ansatz konventionelle Kühlschmierstoffe im spanenden Bearbeitungsprozess zu ersetzen bietet sowohl die Minimalmengenschmierung als auch die kryogene Kühlung mittels CO2. In diesem Projekt soll die Entwicklung biobasierter Schmierstoffe für die kryogene Zerspanung kombiniert mit Minimalmengenschmierung durchgeführt werden. Im Fokus stehen dabei Prozesse mit geometrisch bestimmter Schneide. Ziel ist es, anwendungsnah Schmierstoffe biologischen Ursprungs für die kryogene Minimalmengenschmierung zu entwickeln, diese bedarfsgerecht zu additivieren und zu optimieren. Dadurch soll sichergestellt werden, dass sowohl die Werkzeugstandzeit als auch Zeitspanvolumina im Vergleich zu konventioneller Überflutungskühlung gesteigert werden können. Die dadurch erreichbaren ökologischen Verbesserungen stellen den Kern dieses Projektes dar. Industrielle Anwender sollen dahingehend unterstützt werden, dass Bearbeitungsprozesse mit aktuell konventioneller Überflutungskühlung auf Minimalmengenschmierung in Kombination mit kryogener CO2 Kühlung umgestellt werden können. Dadurch werden sowohl ökonomische und ökologische Vorteile erzielt als auch die Leistungsfähigkeit der Fertigungsprozesse erhöht.

Definierter Abtrag hochbewehrter Stahlbetonstrukturen (DefAhS)

Das Projekt "Definierter Abtrag hochbewehrter Stahlbetonstrukturen (DefAhS)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Kraftanlagen Heidelberg GmbH durchgeführt. Die Zielsetzung des geplanten Projektes DefAhS 'Definierter Abtrag hochbewehrter Stahlbetonstrukturen' umfasst die Weiterentwicklung vorhandener Ansätze für den Oberflächenabtrag von Stahlbetonstrukturen für den Rückbau kerntechnischer Anlagen. Insbesondere soll die Produktivität durch die gezielte Entwicklung neuer Schneidstoffe für die Fräsbearbeitung von Stahlbeton sowie die Optimierung der Hinterschneidtechnologie für unbewehrten Beton gesteigert werden. Des Weiteren soll ein Verfahren zur just-in-time- Auswertung der Metalldetektion entwickelt und die Implementierung aller Teilsysteme in einen flexiblen Demonstrator umgesetzt werden. Dabei wird die gesamte verfahrenstechnische Kette vom Abtrag des Stahlbetons bis zur Förderung des Abbruchmaterials untersucht und optimiert. Somit entsteht ein Abtragssystem für hochbewehrte Stahlbetone. Im Rahmen des AP 1 wird durch die Kraftanlagen GmbH der Stand der Technik erfasst und deren praxisgerechter Einsatz in kerntechnischen Anlagen bewertet, sodass eine Basis für ein zu entwickelndes System verfügbar wird. In den AP 2, 3 und 4 wird durch die Projektpartner ein Detektionssystem, die Frästechnologie und die Hinterschneidetechnik untersucht. In AP 5 erfolgt die Optimierung des Abtrags mittels geeigneter Prozesssignale zur Überwachung. Nach der Auswahl des Trägersystems in AP 6 erfolgt in AP 7 die Konzeption und der Aufbau des Demonstrators welcher in AP 8 erprobt wird.

Geraeuschemission von Fraes- und Hobelwerkzeugen zur Laermminderung

Das Projekt "Geraeuschemission von Fraes- und Hobelwerkzeugen zur Laermminderung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Werkzeugmaschinen durchgeführt. Die Geraeuschemission beim Fraesen in der Holzbearbeitung ist sowohl maschinenseitig als auch werkzeugseitig beeinflussbar. Neben Parametern wie Werkzeugdrehzahl, Messerueberstand und Werkzeugbauart wirken sich vor allem der Abstand der Tischlippen zum Schneideflugkreis oder der Abstand von Fuehrungslinealen zum Werkzeug durch Stoerung des Werkzeugstroemungsfeldes sowie die Formgebung des Spaeneabsaugtraktes nachteilig auf die Geraeuschemission aus. Durch die Verwendung von laermarmen Werkzeugen und durch die Beeinflussung der beschriebenen Parameter ist der Geraeuschpegel zu senken.

Teilvorhaben: Steuerung und Reglung für aktive Schwingungsdämpfung des Roboters

Das Projekt "Teilvorhaben: Steuerung und Reglung für aktive Schwingungsdämpfung des Roboters" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen (ISW) durchgeführt. 1. Vorhabenziel Die entscheidende Verbesserung der Bearbeitungsqualität bei Faserverbundwerkstoffen bei gleichzeitiger Reduzierung des Energie- und Investitionsaufwandes soll durch den Einsatz von Bearbeitungsrobotern mit selbstadaptierendem Systemverhalten anstelle von Portalfräsmaschinen erreicht werden. Das Gesamtziel des geplanten Vorhabens ist die Entwicklung von konstruktiven, messtechnischen und informationstechnischen Grundlagen für die Bereitstellung einer neuer Generationseffizienter Bearbeitungsroboter mit neuartigen Konzepten für die dynamische Werkzeugstabilisierung und Systemversteifung. Ziel des ISW ist es die Genauigkeit der Bearbeitung mit Robotern zu steigern bei gleichzeitiger Einhaltung der Dynamik und Bewegungsflexibilität des Roboters. Das ISW sieht vor alle die Steuerungs- und Regelungstechnik als wichtiges Werkzeug um die Bearbeitungsgenauigkeiten durch Schwingungskompensation bzw. -vermeidung in Verbindung mit einer mechatronischen Ausgleichskinematik zu erhöhen. Nach der messtechnisch gestützten Analyse der Bearbeitung von Faserverbundwerkstoffen mit einem Roboter werden geeignete Steuerungs- und Regelungsmethoden zur aktiven Schwingungsdämpfung hinsichtlich ihrer Eignung für die Kompensation analysiert. Sie werden anhand der Simulationsergebnisse validiert und entsprechend erweitert. Die Ergebnisse er Steuerungs- und Regelungsmethoden werden in den Demonstrator integriert und bewertet. Anhand der Ergebnisse werden entsprechende Optimierungen vorgenommen.

Vorhaben: Materialdaten, Sensorsysteme und Steuerung (IMB)

Das Projekt "Vorhaben: Materialdaten, Sensorsysteme und Steuerung (IMB)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Maschinenbau (IMB) durchgeführt. Im Rahmen des Teilvorhabens sollen die Komponenten zum teilautonomen Werkzeugwechsel konzeptionell entwickelt und bis zur Demonstratorreife begleitet werden. Die Schwerpunkte der geplanten Arbeiten liegen in einer elektrisch angetriebenen und mit smarter Sensorik und automatisiertem Wechselsystem für Verschleißteile ausgestatteten Fräseinheit. Dazu sind begleitend Untersuchungen zum Werkzeugverschleiß erforderlich, die die Datenbasis für die Einschätzung der zu erwartenden Nutzungsdauer und zur Häufigkeit der Wechselintervalle liefern. Die an der Anlage entstehenden Sensordaten sollen aufgenommen werden und dienen zur Charakterisierung des Schädigungsverhaltens und als Grundlage für die Interaktion des Bedieners mit der Anlage für den Werkzeugwechsel unter Wasser. Die Löse- und Förderleistung bildet für die Prozesseffizienz ein zentrales Element zur Bewertung. Es soll daher eine Sensorik zur Verschleißdetektion der Fräszähne sowie zum Verklebe- und Löseverhalten der Fräse entwickelt werden. Gegenüber dem Stand der Technik soll so der Energieaufwand für den Transport von Festoffen aus der Tiefsee an die Meeresoberfläche auf etwa 12% und die Prozesszeit für den Abbau auf etwa 30% reduziert werden. Die Thematik unterstützt die Bundesregierung bei der Umsetzung der förderpolitischen Ziele des Maritimen Forschungsprogramms des BMWi und adressiert die Zielstellung des Querschnittsthemas Maritime Ressourcen der Maritimen Forschungsstrategie 2025.

Teilprojekt: Geometrie- und Fertigungsoptimierung hinsichtlich einer kostengünstigen Kleinserienfertigung

Das Projekt "Teilprojekt: Geometrie- und Fertigungsoptimierung hinsichtlich einer kostengünstigen Kleinserienfertigung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik durchgeführt. Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer kompakten und flexiblen 1 MW-Biomassen-Verbrennungsanlagen zur Wärmegewinnung. Die 'BioClInc-Verbrennungsanlage' ist modular aufgebaut und kann deshalb individuell für die Verwendung unterschiedliche Energiequellen wie Feststoffe, Gase oder Abwärme konfiguriert werden. Das Fraunhofer IPK stellt in dem Vorhaben eine kosteneffiziente Prozesskette für die zu fertigen Bauteile sicher. Dazu werden in einem ersten Schritt die CAD-Daten der Module auf Fertigbarkeit untersucht. Im nächsten Schritt werden Halbzeuge, Fertigungsverfahren und Fertigungsparameter bestimmt und auf Kosteneffizienz optimiert. Im Fall der Düse bedeutet dies, dass die Geometrie keine scharfen Übergänge wie Kanten, aufweisen darf, damit die Düse per SLM gefertigt werden kann. Bei der Fertigung der anderen Komponenten müssen zunächst verschiedene Fertigungsverfahren gegenüber gestellte und hinsichtlich ihrer Wirtschaftlichkeit bewertet werden. Da im Falle einer Fertigung durch Zerspanung Werkzeugkosten einen signifikanten Einfluss haben, müssen Fräsparameter und der daraus resultierende Werkzeugverschleiß durch empirische Versuche ermittelt werden. Durch die Auswertung dieser Versuche ist das Fraunhofer IPK in der Lage Fertigungskosten zu kalkulieren und zu vergleichen. Des Weiteren entwickelt das IPK den Flansch, der die Schnittstelle der einzelnen Module darstellt und somit aus den einzelnen Modulen den BioClInc entstehen lässt.

Teilvorhaben: Entwicklung angepasster PKD-Zerspanwerkzeuge

Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung angepasster PKD-Zerspanwerkzeuge" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gühring KG - FuE-Zentrum durchgeführt. Der Umstieg auf Wasserstoffmobilität in Luftfahrt, Schienenfahrzeug-, Schiffs- und Straßenverkehr erfordert neue Leichtbaustrukturanwendungen, ständige Innovation und Weiterentwicklung von Materiallösungen, um im globalen Wettbewerb eine führende Rolle einzunehmen. Scandium (Sc) ist ein bereits seit längerem bekanntes Legierungselement, welches die mechanischen Eigenschaften von Aluminiumlegierungen stark verbessern kann. Insbesondere der hohe Preis von Scandium sowie die Monopolstellung einzelner Länder bei der Bereitstellung von Scandium haben einen breiten Einsatz dieser Legierungen bisher entgegengestanden. In den vergangenen Jahren ist es gelungen neue Vorkommen zu erschließen und neue Prozessrouten für die Scandiumgewinnung zu entwickeln, durch die mit einer signifikanten Kostenreduktion auf weniger als der Hälfte des jetzigen Scandiumpreises zu rechnen ist. Dadurch wird das Material für eine Vielzahl neuer Anwendungen mit größeren Stückzahlen interessant. Ziel dieses Projektes ist es daher, die Entwicklungskette von Aluminium-Scandium Legierungen bis zum Bauteil darzustellen. Als Pilotanwendung dient ein Wasserstoffventil. Weiterführend erfolgt ein Technologietransfer in weitere Branchen sowie ein Vergleich mit dem Stand der Technik. Damit ist eine vollumfängliche Bewertung der AL-Sc-Legierungen möglich, welche unterschiedliche Legierungen, Prozessrouten, Anwendungen und Branchen berücksichtigt. Der Fokus dieses Teilprojektes liegt in der mechanischen Bearbeitung der Legierungen mittels Bohren und Fräsen. Es erfolgt die Entwicklung von legierungsspezifischen Werkzeugen, die auf dem hochharten Schneidstoff PKD (polykristalliner Diamant) basieren. Hierbei werden unterschiedliche Werkzeugkonzepte berücksichtigt. Durch Einbindung eines kanadischen Scandiumanbieters, der über eine besonders kostengünstige Prozessroute verfügt, wird bereits während des Projektes eine mögliche spätere Rohstofflieferkette aufgebaut und erprobt.

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