Projektübersicht

Im Forschungsprojekt „Rundgewirkte, diagonalverstärkte Hochleistungsnetzstrukturen“, kurz RuDiNe, ist es das Ziel, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem sich knotenlos gewirkte, dehnungsarme Netzstrukturen mit diagonal umlaufenden, gestreckten Stehschussfäden („Spiralschuss“) auf Basis der Rundkettenwirktechnologie herstellen lassen. Die Umsetzung erfolgt mit einer neuartigen Legering-Rotationsbaugruppe und umlaufenden Spulengattern in Verbindung mit einer herkömmlichen Rundwirkmaschine. Das damit herzustellende Hochleistungsnetz muss im Rahmen textilphysikalischer Untersuchungen die erhofften Eigenschaftsverbesserungen unter Beweis stellen.

Das Ziel des Projektes besteht in der Flexibilisierung der KEMAFIL-Technologie durch die Integration eines neuen, linearen Antriebskonzepts. Durch dieses sollen bestehende Prozess- und Technologiebeschränkungen aufgelöst und neue Anwendungsfelder, wie beispielsweise die Fertigung von Endlosschlaufen, erschlossen werden. Durch eine deutliche Bauraumverkleinerung, insbesondere in Verarbeitungsrichtung, soll zudem der Einsatz als Endeffektor ermöglicht werden. Im Rahmen des Projektes wird die KEMAFIL-Technologie mit linearem Antriebskonzept zur Herstellung strangförmiger Saatgutträger für vertikalen Pflanzensysteme eingesetzt.

Ziel des Projektes war die Entwicklung eines Drahtfördersystems für die positionsgenaue Förderung von drahtförmigen Schweißzusätzen aus verschiedenen Werkstoffen beim Laserschweißen. Angestrebt wurde durch Verwendung eines Riementriebs, Zusatzdrähte mit Ø 0,1 - 0,5 mm, die mit herkömmlichen Drahtförderern nicht bzw. nur bedingt gefördert werden können (aktuell Förderung bis Ø 0,3 mm durch Rollen), zu fördern und Schweißverbindungen aus dünnen Folien und dünnwandigen Kanülen fügen zu können bzw. Beschichtungen durch Auftragschweißen mit drahtförmigem Zusatzwerkstoff zu erzeugen. Hierfür wurde im Projekt ein kompakter Drahtförderer inkl. Steuerung und ergonomischen Griffstück für den Handbetrieb angefertigt. Zusätzlich wurde für den automatisierten Einsatz eine automatisierte Drahterkennungs- sowie -positionierungseinheit entwickelt und erprobt. Unter Verwendung des handgeführten Drahtförderers wurden die Auswirkungen unterschiedlicher Schweißparameter sowie Zusatzdrahtwerkstoffe (Ø 0,1 - 0,5 mm) auf den Laserauftragsschweißprozess sowie die Nahtqualität mehrerer Schweißverbindungen mittels Parameterstudie untersucht.

Projektziel war die Entwicklung eines universellen Compound-Moduls, das die Herstellung von textilverstärkten Kunststoff-Verbundbauteilen auf ein neues Flexibilitäts- und Effizienzniveau hebt. Die avisierten Einsatzfelder der damit herstellbaren Erzeugnisse sind Semistruktur-Komponenten in Karosserien z.B. von Transport- und Landwirtschaftsfahrzeugen bis hin zu Anwendungen im PKW. Im Rahmen des Projektes ist es gelungen ein unmittelbar vor der Wirkstelle platziertes Modul zur Spreizung von Multifilament-Garnen zu entwickeln und in einer Nähwirkmaschine zu integrieren. Weiterhin wurden Anlagenkomponenten für die Zuführung einer rein textilen Matrix in der Nähwirkmaschine realisiert wodurch das zentrale Projektziel erreicht wurde.

Das Projekt befasst sich mit der Konzeption, Dimensionierung und dem Aufbau einer seriellen, CNC-gesteuerten Maschine zum automatisierten Glasschleifen. Ein besonderes Augenmerk liegt bei der intuitiven Programmierung der Werkstücke und Schliffe mittels einer Metasprache.

Zielstellung des FuE-Projektes war die Entwicklung eines raumsparenden sphärischen 7-Achs-Basissystems für Montageanwendungen (AXSIPHERE). Auf Grundlage eines kugelförmigen Knotens sollte ein individuell anpassbares Basissystem entwickelt werden, das für zahlreiche Anwendungen insbesondere im Bereich der Montage eingesetzt werden kann. Dabei bestand ein Ziel darin die vorteilhaften Eigenschaften flexibler Industrieroboter, taktzeitoptimierter Rundtakttische und programmierbarer Pick and-Place-Geräte zu vereinen. \n Der Aufbau des Systems sollte mit bis zu sieben Achsen nahezu unbegrenzte Freiheitsgrade und das Anfahren beliebiger Arbeitspunkte im Raum ermöglichen. Dabei bestand das Ziel in der simultanen Bewegung mehrerer TCP (Endeffektor) auf einer gemeinsamen Bewegungsebene (Zylinder, Kugel, Ellipse), bei gleichzeitiger Minimierung der Kollisionsgefahr Segmente. Neben der damit verbundenen hohen Beweglichkeit sollte das System ein hohes Maß an Flexibilität sowie Variabilität aufweisen und somit an die verschiedensten Aufgaben angepasst werden können.

Das Projekt befasst sich mit der Konzeption modular aufgebauter Verpackungsmaschinen, deren Module eng aufeinander abgestimmt sind und deren Leistungsdichte bisherige Modulansätze übertrifft. Die Ausbringung wird bei gleichbleibender Grundfläche erhöht und die entwickelten Module werden in Maschinen verschiedener Bauformen Verwendung finden. Damit steigt der Anteil der Wiederholteile und eine zusätzliche Kostenreduktion wird erreicht.

Das Entwicklungsziel des Forschungsvorhabens ist ein neuartiger Carrier für Rotationsflechtmaschinen mit Positiv/Negativ Fadenbereitstellung. Dem neuen Konzept gelingt bei Einsparung mehrerer konvetioneller Komponenten ein verbessertes Fadenhandling und ein optimierter Fadenabzug. Die neue Lösung verspricht neben einer faserschonenden und leistungsoptimalen Arbeitsweise des Flechtprozesses eine moderne Prozsssteuerung und Dokumentation.

Das Projekt wird sich mit der Entwicklung einer seriellen Führungsmachine mit F=4 befassen, die programmgesteuert ein Werkzeug kartesisch führen und um eine senkrechte Achse drehen kann und konfigurierbar ist, d.h., je nach Anforderung kann mit verschiedenen Armlängen der Arbeits- und Kollisionsraum der Maschine festgelegt werden. Nicht durch aufwendige Fertigung, sondern vermittels einer TCP-Vermessung, anschließender Parameteridentifikation und finaler Volumenkompensation wird die erforderliche Genauigkeit erreicht. Die Maschine wird mit ihren Eigenschaften und Parametern die Lücke füllen, die sich zwischen robusten und kostengünstigen, aber wenig steifen und ungenau positionierenden Robotern und empfindlichen, teuren Werkzeugmaschinen mit schlecht zugänglichem Arbeitsraum ergibt.

Das langfristige Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer neuen Generation von hochuntersetzenden Leistungsgetrieben mit einem parameter- und baugrößenbezogenen Wettbewerbsvorteil gegenüber kommerziellen Lösungen, wie den standardisierten Planetengetrieben. Diese zu entwickelnden Leistungsgetriebe sollen bis zur Serienreife ausentwickelt und in Sachsen gefertigt werden. Die Ideengeber haben ihren Sitz in Chemnitz. Die wesentlichen strukturinhärenten Vorteile des Getriebes sind charakterisiert durch eine hohe Untersetzung bei platzsparender und rückkehrender Bauform, eine geringe Anzahl an bewegten Bauteilen und dementsprechend eine optimale Leistungsübertragung.

Im Rahmen der AiF Kooperationsförderung forscht die Professur Montage- und Handhabungstechnik, als einer von 4 Partnern, an der Entwicklung eines Exoskeletts für die Unterstützung einfacher Hebeaufgaben. Hierbei soll die Wiederholgenauigkeit bei repetitiver Positionierung von Objekten gesteigert und die Belastung auf das Muskel-Skelett-System des Menschen gesundheitsfördernd reduziert werden. Als Aktoren sind pneumatische Muskeln angestrebt, welche der Funktionalität menschlicher Muskeln entsprechen. Damit die Ergonomie des Exoskeletts gewährleistet wird, erfordert die Adaption einer unterstützenden Mechanik an den menschlichen Körper eine zusammenhängende Betrachtung von Biometrie, Biomechanik und Getriebetechnik.

Das Projekt beinhaltet die systematische Untersuchung von Einflussfaktoren bei der Entwicklung von koaxialen Koppel-Kurven-Getrieben. Das Ziel ist dabei die Steigerung der Leistungsfähigkeit und Effizienz um schnelle, kompakte und energieeffiziente Getriebe zu bauen. Um den vorhandenen Problemstellungen wie Spiel, Nachgiebigkeit und Verschleiß zu begegnen, ist ein verbessertes Verständnis der untersuchten Strukturen notwendig um eine exakte und zielgerechte Auslegung der Bauteile zu ermöglichen. Wenn dies gelingt, kann eine gegenüber vergleichbaren Getrieben verbesserte Grundstruktur zur Bewegungserzeugung genutzt werden.

Das durch ein Konsortium, bestehend aus 3 KMUs und 2 Forschungseinrichtungen, bearbeitete Projekt umfasst im Kern die Entwicklung eines Anlagenkonzeptes zur Herstellung, der Befüllung und des Verlegens von geotextilen Sandwalzen für den Wasserbau. Die beabsichtigten Einsatzbereiche des als mobile Anlage geplanten Konzeptes erstrecken sich vom allgemeinen Wasserbau über den Küstenschutz bis hin zum Einsatz für temporäre Hochwasserschutzmaßnahmen im Katastrophenfall. Der Aufgabenschwerpunkt der Professur Montage- und Handhabungstechnik liegt in der Entwicklung der antriebstechnischen Lösungen für die textilverarbeitenden/-erzeugenden Anlagenkomponenten.

Das Ziel des Forschungsvorhabens ist es, das medizinisches Verfahren für die Entnahme qualitativ hochwertiger Gewebeproben zu entwickeln, das einen sehr effizienten, patientenschonenden minimalinvasiven Eingriff für die Anwendung in Praxis und Klinik zur Routinediagnostik und -therapie gewährt, um den möglichen Krankheitsbefund exakt, schnell, sicher zu diagnostizieren und dem Patienten die Behandlung möglichst schmerz- und stressfrei zu gestalten. Das neuartige Verfahren des perkutanen Zugangs soll im Vergleich zu bisherigen Verfahren und Geräten die auftretenden Gewebezerstörungen, Blutungen sowie nachträgliche Infektionen und Schmerzen auf ein Minimum reduzieren können.

Die Bündelung von technischer und technologischer Kompetenz und Erfahrung in einem Maschinenbaukasten ist Gegenstand dieses Projektes. Im Bereich des automatischen thermischen Trennens bestehen - je nach Aufgabenstellung - teils konträre Anforderungen hinsichtlich Prozessdynamik und -genauigkeit sowie dem Arbeitsbereich von Grob- und Feinbewegungen. Diesem Aufgabenspektrum soll ein Baukastensystem gerecht werden, das Standardlösungen für nahezu alle automatisierten Führungsaufgaben in diesem Technologiefeld bereithält.

Das Kernziel des Forschungsvorhabens ist es, eine neuartige Rotorflechtmaschine zur konturadaptiven Fadenablage mit dreidimensionaler Faserarchitektur und Begleitprozessen zu entwickeln und zu synchronisieren, die vorkonfektionierte Dichtungen wirtschaftlich fertigen kann. Dazu ist es erforderlich, die Entwicklung einer neuen und in ihren Leistungsparametern sowie ihrem kinematischem Wirkprinzip optimal konfigurierten Spezialrotorflechtmaschine anzustreben, welche ringförmig aufgebaut und nachfolgend über definierte Schnittstellen mit den Begleitprozessen zu einer kompakten und energieeffizienten Gesamtanlage kombiniert wird. In diesem Konzept besitzt die Stehfadenintegration in Verbindung mit dem Abzugshandling und der Konfektionierung einen bedeutenden Stellenwert. Ausgangspunkt der neuartigen Rotorflechtmaschine stellt die Definition und Synchronisation geeigneter Bewegungsverläufe dar, für deren Umsetzung ein optimales Antriebskonzept mit entsprechenden ungleichmäßig übersetzenden Getrieben entwickelt werden soll.

Das Projektziel ist ein modulares Fügesupportsystem zur Abstützung und Sicherung des I-Stoß beim Fügen von halbschaligen Leichtbaukraftstoffbehältern. Das System soll fertigungsbedingte geometrische Abweichungen der beiden Halbschalen ausgleichen und eine Schweißbadsicherung gewährleisten. In der Prozessvorbereitung soll das System soll in kürzester Zeit einsatzbereit sein. Weiterhin muss das System nach dem Fügeprozess eine deutliche Größenänderung erfahren und mit einem geringen Packmaß aus dem geschlossenen Leichtbaukraftstoffbehälter zu entnehmen sein. Dadurch werden Rüstzeiten stark verringert und eine wirtschaftliche Großserienfertigung von modernen Leichtbaukraftstoffbehältern möglich.

Im Rahmen des Forschungsvorhabens wird ein neues Maschinenkonzept für die Rohrendenbearbeitung zur Schweißnahtvorbereitung untersucht und im praktischen Versuch evaluiert. Ziel ist die Verschiebung sowohl von Wirtschaftlichkeits- als auch von Machbarkeitsgrenzen.

Durch die Beschichtung von Kohlenstofffasern und deren Einbindung in eine Polymermatrix entstehen Verbunde, die für verschleißbeanspruchbare Bauteile, hochfeste Fügeverbindungen und aktive Leichtbaukomponenten eingesetzt werden sollen. Der technologische Transfer dient der handhabungs- und verfahrenstechnologischen Begleitung des Forschungsvorhabens, um den Polymermatrixverbund seriell herzustellen.

Das Kernziel des innovativen Forschungsvorhabens ist es, eine neuartige Spezialkettenwirkmaschine zu entwickeln, die ein neuartiges Produkt wirtschaftlich und energetisch effizient fertigen kann. Dazu ist es erforderlich, die Entwicklung einer neuen und in ihren Leistungsparametern sowie ihrem kinematischem Wirkprinzip optimal konfigurierten Spezialkettenwirkmaschine anzustreben, welche nachfolgend die Basis für eine komplett neue Maschinenfamilie bildet.

Ziel des Forschungsvorhabens war die Entwicklung einer neuartigen Maschine zum Toleranz- und Fehlerausgleich beim thermischen Brennschneiden und Schweißen, die als Koppelgetriebekonstruktion die gestellfeste Anordnung sämtlicher Antriebe ermöglicht. Die Anwendung zielt auf den Anlagenbau für die regenerative Energiegewinnung.

Das Kernziel dieses Forschungsvorhabens ist die Entwicklung einer neuartigen Wicklereinheit (Nadelwickler) für Wickelmaschinen zur Herstellung unterschiedlicher Statorgrößen und -teilungen. Dabei soll die Produktionszeit der Statoren minimiert werden. Neben einer Steigerung der Hubanzahl pro Minute erfolgt dies insbesondere durch eine Verringerung der Umrüst- und Wechselzeiten, die bei der Bestückung der Anlage anfallen. Zudem soll gleichzeitig die Genauigkeit der Drahtverlegung verbessert und somit der Nutfüllfaktor erhöht werden.

Das Ziel des Forschungsvorhabens ist es, eine spezielle Verlegeeinrichtung zu entwickeln. Hierzu werden bestehende Maschinenkonzepte analysiert um mögliche Verbesserungsansätze abzuleiten. Auf der Basis eines ermittelten Bewegungsverlaufes ist ein entsprechendes Getriebekonzept zu erarbeiten.

In Koorperation mit einem mittelständischen Unternehmen entsteht ein Roboterprototyp für Spezialanwendungen. Das Forschungsvorhaben umfasst die Gestaltsynthese und -dimensionierung ebenso wie die steuerungstechnische Projektierung.

In der Simulation kann das Systemverhalten von technischen Antriebssystemen bestehend aus Einzelkomponenten unterschiedlicher Domänen wie z.B. elektrische Motoren, Getriebe, Mechanismen, Kupplungen, Hydraulik/Pneumatik und Regelungstechnik genau beschrieben und vorausberechnet werden.

Um auch auf dem Gebiet der Bandgetriebe das Bewegungsverhalten realistisch abzubilden, wird derzeit ein Simulationswerkzeug entwickelt, dass in der Lage ist ein Umschlingungsgetriebe beliebig gekrümmter Riemenscheiben-Kontur zu berechnen.

Unter den Gesichtspunkten der Kostensenkung, Leistungssteigerung und Anpassbarkeit stehen die Möglichkeiten von mechanisch-elektronischen (mechatronischen) Antriebslösungen im Fokus. Der Vorteil dieser Hybridlösungen besteht vor allem darin, die besten Eigenschaften der "starren" Mechanik durch intelligente und flexibel programmierbare Antriebseinheiten aufzuwerten, ohne sofort einen kompletten Systemwechsel hin zu Direktantrieben zu vollziehen. Dies erfordert jedoch Anpassungen der Mechanik hinsichtlich des Einsatzes von geregelten Antrieben bzw. Schrittantrieben. Die in der Steuerungstechnik vorhandenen Funktionen, wie die sog. Elektronische Kurvenscheibe, bieten ein bisher noch nicht tiefgründig untersuchtes Potential im Bereich der Rundschalttische mit Kurvenantrieb.

Gegenwärtig ist die gefährliche Handhabung der glühenden Rohlinge beim Reckwalzen, vor allem in KMU, ein noch vorwiegend manueller Arbeitsgang, der von einem Werker oder Schmied unter extremen Arbeitsbedingungen und hohem Gefahrenpotential durchgeführt wird. Hieraus ergeben sich auch die wesentlichen Gründe für den im industriellen Umfeld doch sehr zurückhaltenden Einsatz dieses materialtechnisch und energetisch sehr günstigen Um- bzw. Vorformprozesses.

Das Verfahren könnte unter Beachtung heutiger Material- und Energiekosten, der erreichbaren Oberflächengüte durch Entzunderung und der Verbesserung der Gesenkstandzeiten im nachfolgenden Schmiedeprozess durch die Reduzierung der Stoffflusswege eine sehr weite Verbreitung, z. B. zur Herstellung von Zwischenformen für das Gesenk beim Schmieden kleiner und mittlerer Rohlinge, finden.

Zielstellung des Projektes ist es daher, für potentielle Anwender in KMU eine kostengünstige und universelle Automatisierungslösung zu entwickeln, welche auch unter den extremen Umgebungsbedingungen, wie Schmutz, Hitze oder den oftmals beengten Bauräumen sicher und wartungsarm funktioniert.

Das konzipierte rechnergestützte Entwicklungssystem unterstützt vor allem die frühen Phasen der Auslegung von Führungsgetrieben. Es basiert auf einem mit Geometrie- und Berechnungsdaten bestückten, ständig erweiterbaren elektronischen Typkatalog. Eine gefundene Getriebestruktur zur Realisierung einer vorgegebenen Führungsbewegungsaufgabe (FBA) wird in einem CAD-System als Volumenmodell aufgebaut.

Über die Programmschnittstelle erfolgt der bidirektionale Austausch von Geometriedaten mit dem CAD-System sowie den Antriebsdaten für das Kinematikmodell. Die Umsetzung erfolgte auf einer UNIX-Workstation unter Verwendung der Programmiersprachen Tcl/Tk und C sowie Pro/Link für die Schnittstelle zu ProE.

Die wachsenden Forderungen nach kurzen Entwicklungszeiten machen es erforderlich, Berechnungsbausteine in die CAD-Umgebung, das gewohnte Umfeld des Konstrukteurs, zu integrieren. Diesem Umstand Rechnung tragend, verfolgte dieses Projekt das Ziel, Entwicklungsbausteine für ebene und räumliche Kurvengetriebe in das 3D-CAD-System Pro/Engineer zu integrieren. Das betrifft sowohl Bausteine zur kinematischen Synthese als auch zur weitgehend automatisierten konstruktiven Grobgestaltung dieser Getriebe. Die Umsetzung erfolgte auf einer UNIX-Workstation unter Verwendung der Programmiersprachen Tcl/Tk und C sowie Pro/Toolkit.