Unsere aktuellen Forschungsvorhaben

Lean-CAx – Das Industrie 4.0 CAM-System

 

Industrie 4.0 basiert auf dem Grundgedanken einer starken Flexibilität der Fertigung durch selbst optimierende cyberphysische Systeme. Mit Industrie 4.0 ist ergo eine deterministische Planung nicht möglich; Planer, Werker und Maschinen werden flexibler, müssen sich schnell auf veränderte Anforderungen umstellen. In diesem Kontext wird Planungssoftware als technisches Handwerkzeug für Fertigungsketten zum erfolgsentscheidenden Kriterium. Die Flexibilisierung der Produktion erfordert tiefes wie breites Bedienwissen sowie eine Software, die dem Nutzer hilft, mit der kaum noch überschaubaren Funktionsvielfalt von CAx-Systemen just in time on demand umzugehen. Letztere ist jedoch nicht gegeben:

CAx-Systeme sind hochkomplex; Bedienfehler haben Auswirkungen auf die gesamte Wertschöpfungskette. Softwareentwicklungsansätze sind primär funktionsgetrieben. Das Ergebnis sind hoch-komplexe, schwer bedienbare Systeme, die hohes Expertenwissen erfordern. Arbeits-, Kontext- und Nutzerprofile verändern sich: Der Anteil an Nicht-Standardaufgaben wächst, dies erfordert ein sehr breites Bedienwissen. Zugleich nimmt die Anzahl erfahrener Bediener ab. Demographie und Arbeitskräfte mit heterogenem Hintergrund (Migration) erfordern niederschwellige Softwarelösungen durch reduzierte Oberflächenkomplexität.

Lean-CAx leitet die nächste Generation von CAx-Systemen ein, die technologische Komplexität durch „lean“ gestaltete Oberflächen händelbar macht: Von primärer Funktionalitätsbereitstellung hin zu nutzerzentrierten Expertensystemen.

Ergebnisse sind: Marktstarke CAx-Systeme für Industrie 4.0 durch lean-gestaltete Interfaces; verifizierte, übertragbare Methodik; Tool zur Bewertung/ Optimierung der Interaktionsschnittstellen von CAx-Systemen.

 

3win Maschinenbau GmbH ist ein junges innovatives Unternehmen. Durch unsere Beteiligung am Forschungsvorhaben Lean-CAx gelingt es uns, das Thema Digitalisierung im Mittelstand in einem traditionellen Maschinenbauunternehmen zu platzieren. Mit Praxisbeispielen sind wir wertvollen Partner in einem wissenschaftlich orientierten Umfeld.

 

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Projektpartner

RWTH Aachen; Textlinguistik und Technikkommunikation

Human-Computer Interaction Center

EXAPT Systemtechnik GmbH

Camaix GmbH

ModuleWorks GmbH

3win® Maschinenbau GmbH

 

 

Entwicklung eines 3D-Druckers zur generativen Fertigung großvolumiger Bauteile

 

Die nach dem Stand der Technik verfügbaren Drucksysteme sind nicht in der Lage, große Objekte wirtschaftlich zu erzeugen, da zwei erhebliche und bisher ungelöste Problemstellungen vorliegen. Zunächst ist die Durchsatzleistung der derzeit eingesetzten Extruder deutlich zu gering, um große Bauteile in akzeptabler Produktionszeit zu erzeugen. Eine weitere Schwachstelle, die ebenfalls die Extrudertechnik betrifft, sind die nach dem Stand der Technik einsetzbaren Kunststoffe. Keines der etablierten Drucksysteme ist in Lage, wirtschaftliche Kunststoffe wie Polypropylen (kurz: PP) und Polyethylen (kurz: PE) einzusetzen. Da bei entsprechend großvolumigen Bauteilen jedoch große Materialmengen verbraucht werden, ist die Fähigkeit der Extruder, günstige Kunststoffe zu verarbeiten, zwingend erforderlich, um gegenüber alternativen Verfahren einen wirtschaftlichen Vorteil zu bieten. Neben dem Extrudersystem, das die gestellten Anforderungen erfüllt, muss zudem eine Prozessführung für den hochdynamischen Einsatz im 3D-Drucker (u. a. durch schnell wechselnde Extrusionsgeschwindigkeiten) entwickelt werden. Ein Forschungsziel der Firma 3win Maschinenbau in Kooperation mit dem Fachgebiets Maschinenelemente der TU Dortmund ist in diesem Zusammenhang die Lösung der aufgeführten Problemstellung durch die Entwicklung eines entsprechenden 3D-Druckystems für die Herstellung großvolumiger Bauteile (bis ca. 2 m³), welches bereits in ersten Versuchsreihen erfolgreich getestet wird.

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Projektpartner

TU Dortmund, Fachgebiet Maschinenelemente, Dortmund

3win® Maschinenbau GmbH, Aachen

 

AuLa – Automatisierte Ladesysteme für Elektrofahrzeuge

 

In diesem Forschungsvorhaben wird mit den Projektpartnern Fachhochschule Aachen Prof. Dr. Ing. T. Röth, Aixcontrol GmbH und 3win GmbH ein vollautomatisiertes Ladesystem für Elektrofahrzeuge entwickelt, welches eine maximale Bedienerfreundlichkeit und die Möglichkeit zur Nachrüstung in heutige Elektrofahrzeuge bietet. Die Koppelung des Fahrzeuges mit dem Stromnetz wurde dabei über den Unterboden durch eine physische Verbindung mittels induktiv-kontaktbehafteten Steckers realisiert. Sobald das Fahrzeug seine Parkposition über der „Dockingstation“ erreicht hatte, wurde unter dem Fahrzeug ein „Roboterarm“ positioniert und ausgefahren. An diesem Arm wurde ein „Steckerkopf“ in eine „Steckerbuchse“ am Fahrzeug angedockt und der Ladevorgang gestartet.

Im Rahmen der Teilprojekte wurde mit der Konzeption des Gesamtsystems sowie der Elektronik bzw. Energieübertragung und der Positionierung begonnen. Weiterhin wurde ein Arbeitsprototyp aufgebaut, um das Konzept zu evaluieren und zu testen. Die finale Umsetzung des Konzeptes ist am Mitsubishi i-MiEV vorgesehen.
Ein wichtiger Schwerpunkt in der bisherigen Projektarbeit stellte die Positionierung dar. Hierbei mussten in diesem Teilprojekt zwischen der Positionierung „Fahrzeug zu Parkplatz“ (I) sowie „Steckerkopf“ zu Steckerbuchse“ (II) unterschieden werden. Bei (I) wurde mittels Unterboden gelegenen Ultraschallsensoren dem Fahrer im Fahrzeuginnenraum mitgeteilt, ob er das Fahrzeug im Toleranzbereich abgestellt hat. Andernfalls wurde er aufgefordert, das Fahrzeug nochmals zu parken. Die exaktere Positionierung musste in (II) ablaufen. Die Kommunikation zwischen Fahrzeug und der Dockingstation wurde über eine in der Dockingstation integrierten Kamera geregelt. Sobald sich das Fahrzeug dem Parkplatz näherte, wurde die Dockingstation mit dem Fahrzeug verbunden und der Fahrer mittels Kommunikationsschnittstelle (Display) im Fahrzeug über den Einpark– sowie den Ladevorgang informiert.

Quelle: FH Aachen, Jahresbericht 2015

 

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Projektpartner

FH Aachen, Fachgebiet ESCM, Aachen 

AixControl GmbH, Aachen

3win® Maschinenbau GmbH, Aachen

 

 

 

LaOnDe - Ladungsträger on demand

 

Im Rahmen des Forschungsvorhabens „Ladungsträger on demand – additive Fertigungsverfahren zur Erstellung passgenauer produktindividueller Ladungsträger“ wird die Entwicklung eines 3D-Drucksystems angestrebt, mit dessen Hilfe individuelle Ladungsträger und –komponenten zeitnah und bei Bedarf vor Ort angefertigt werden können. Dabei werden die Ladungsträger auf Basis digitaler geometrischer Daten des zu transportierenden Gutes aus Kunststoffrezyklat hergestellt. Gegenüber klassischen Fertigungsmethoden können somit Prozesszeiten optimiert und die Qualität verbessert werden.


Dieses Projekt wird durch die Europäische Union und das Land Nordrhein-Westfalen gefördert.

 

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Projektpartner

Nellen & Quack THE GREEN LINE, Gronau

Institut für Konstruktion und Werkstoffprüfung (IKW) der TU Dortmund

Institut für Verpackungstechnik (IfV), Dortmund

3win® Maschinenbau GmbH, Aachen