Materialmanagement

Kreislaufwirtschaft in globalen Wertschöpfungsnetzwerken - Analyse aktueller Herausforderungen zur industriellen Umsetzung der Kreislaufwirtschaft

Felix Klenk, Benjamin Häfner, Gisela Lanza und Markus Wagner

Die Kreislaufwirtschaft zielt darauf ab, Produkte mehrfach wertschöpfend dem Produkt- und Produktionslebenszyklus zuzuführen, um den Ressourcenverbrauch zu reduzieren und die Wirtschaftlichkeit zu erhöhen. Der vorliegende Beitrag präsentiert, basierend auf einer Defi nition der Kreislaufwirtschaft und ihrer Konzepte, die aktuelle industrielle Praxis zur erfolgreichen Umsetzung und die damit einhergehenden Potenziale. Anschließend werden bestehende technische Herausforderungen der Kreislaufwirtschaft mit Fokus auf strategische Herausforderungen und „Closing-the-Loop“-Ansätze, analysiert. Der Beitrag soll Entscheidungsträger dabei unterstützen, die Vorteile der Kreislaufwirtschaft zu erkennen und Herausforderungen für eine erfolgreiche Einführung bereits früh anzugehen.

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Materialmanagement

Digitaler Zwilling in der Kunststofftechnik - Lebensdaueroptimierte Herstellung technischer Bauteile durch Einsatz datengetriebener Methoden

Jacqueline Schmitt, Ralph Richter, Jochen Deuse, Jan-Christoph Zarges und Hans-Peter Heim

Wie in vielen Industriezweigen gewinnt auch in der Kunststofftechnik die Qualität spritzgegossener Bauteile aufgrund erweiterter Einsatzgebiete mit höheren mechanischen Belastungen zunehmend an Bedeutung und wird zu einem entscheidenden Erfolgsfaktor für den langfristigen Unternehmenserfolg. Zunehmend komplexe Bauteilgeometrien, steigende Variantenvielfalt, höhere Anforderungen an Nachhaltigkeit und Ressourceneffizienz sowie wachsender Kostendruck führen jedoch dazu, dass etablierte Methoden der Qualitätssicherung vermehrt an ihre Grenzen stoßen. Gleichzeitig eröffnen die zunehmende Digitalisierung und Vernetzung im Rahmen von Industrie 4.0 produzierenden Unternehmen innovative Möglichkeiten für die qualitätsorientierte und datengetriebene Weiterentwicklung und Optimierung von Produkten und Prozessen. Der Digitale Zwilling als Basis prozess- und unternehmensübergreifender Datenanalytik eröffnet in der Kunststofftechnik neue Möglichkeiten, die Prozess- und Bauteilqualität bei der Verarbeitung von Kunststoffen zu technischen Bauteilen proaktiv und prädiktiv zu überwachen und zu verbessern.

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Materialmanagement

Ansatz zur Zustandsbeschreibung technischer Bauteile - Prognose der Restnutzungsdauer basierend auf zeitdiskret erfassten Bauteilzuständen mithilfe mobiler Sensorik

Lukas Egbert, Anton Zitnikov, Thorsten Tietjen und Klaus-Dieter Thoben

Dieser Beitrag beschreibt eine Herangehensweise für eine Predictive Maintenance-Lösung, bei der die Bauteilabnutzung technischer Systeme mithilfe eines Sensorik-Toolkits erfasst und mittels eines Prognosetools überwacht wird. Die Sensorik als auch das Prognosetool müssen flexibel ausgelegt sein, damit sie zielführend an unterschiedlichen technischen Systemen einsetzbar sind. Die Zustandsbestimmung der Bauteile erfolgt dabei nicht kontinuierlich, sondern basierend auf zeitdiskreten Messungen. Anhand der aufgenommenen Daten wird über ein Prognosemodell die wahrscheinliche Restnutzungsdauer der Bauteile prognostiziert. Für die Erstellung der Prognose dient ein Machine Learning Tool, welches mit historischen Abnutzungsverläufen trainiert wird. Die Trainingsdaten werden durch statistische Versuche erfasst, in denen die Einflussgrößen und charakteristische Verläufe verschiedener Abnutzungsarten identifiziert werden. Als Grundlage für diesen Beitrag dienen Untersuchungen an einem Rolltor, die im Rahmen des „LongLife“ Projekts durchgeführt wurden, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert wird. Das Forschungsvorhaben ist der Fördermaßnahme „Ressourceneffiziente Kreislaufwirtschaft – Innovative Produktkreisläufe“ (ReziProK) zugeordnet und hat eine Laufzeit von 36 Monaten.

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Materialmanagement

Additive Fertigung metallischer und keramischer Bauteile - Einsatz der Materialextrusion insbesondere der Verwendung von Filamenten für Sinterverfahren

Christian Kukla, Stephan Schuschnigg und Clemens Holzer

Die Herstellung von metallischen oder keramischen Komponenten mit der Materialextrusion ist noch wenig bekannt und die im Bereich der Kunststoffe am weitesten verbreitete, der Filamentdruck, wird hier beschrieben. Er basiert auf der Verwendung hochgefüllter Kunststoffe, ähnlich wie sie auch beim Pulverspritzguss (PIM) Einsatz finden. Der Pulveranteil liegt dabei idealerweise im Bereich von rund 60 vol. %. Im folgenden Beitrag werden für dieses Verfahren die einsetzbaren Werkstoffe, die Herstellung der Filamente, das Drucken, Entbindern, Sintern und mögliche Nachbearbeitungsschritte beschrieben.

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Materialmanagement

Manufacturing Execution
Systeme zur Datengenerierung
bei taktorientierter Produktionssteuerungs-
systematik

Dieter Specht, Renata Gruß und Thomas Schulz

Durch historisch gewachsene Strukturen in Industrieunternehmen ergibt sich oftmals ein hoher Grad an Intransparenz und Komplexität. Gründe hierfür sind zum Teil in heterogenen Prozessen und IT-Tools zu sehen. Eine taktorientierte Ausrichtung der Projektsteuerungssystematik stellt eine Möglichkeit zur Erzielung langfristiger Wettbewerbsvorteile dar. Durch den Einsatz eines prozessumfassenden Manufacturing Execution Systems (MES) können weitere Verbesserungspotenziale im Prozess identifiziert und realisiert werden. Die Ausrichtung einer Fertigung könnte in zwei Schritten erfolgen. Zunächst wird die Produktion auf Prozessebene taktorientiert strukturiert. Hiernach ist auf IT-Systemebene eine MES-Lösung als Unterstützungstool zu implementieren.

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