Die erfolgreiche Umsetzung von Industrie 4.0 erfordert eine umfassende Forschung, industrielle Innovationen, strategische Planungen und die Integration ingenieurwissenschaftlicher Konzepte. Im Rahmen der Systemwissenschaft zu Industrie 4.0 arbeiten der Lehrstuhl f\u00fcr Produktentwicklung der Universit\u00e4t Siegen und das wissensbasierte Unternehmen SmartyX GmbH (das Startup sitzt im Summit Siegen) zusammen, um fortschrittliche Technologien zur Verbesserung der traditionellen Spritzgie\u00dfprozesse einzusetzen. In einem aktuellen Forschungsprojekt geht es um die Entwicklung eines wissensbasierten Systems zur Unterst\u00fctzung der Spritzgie\u00dfindustrie bei der Anwendung fortschrittlicher L\u00f6sungen.<\/p>\n
Das Spritzgie\u00dfen als eines der f\u00fchrenden Verfahren zur Herstellung von Kunststoffen wird h\u00e4ufig f\u00fcr die Massenproduktion identischer Teile mit engen Toleranzen eingesetzt. Das intelligente System kann f\u00fcr verschiedene Spritzgie\u00dfmaschinen zur Herstellung unterschiedlicher Produkte eingesetzt werden, und auch kleine und mittlere Unternehmen (KMU) k\u00f6nnen durch den Einsatz die Effizienz des Produktionsprozesses verbessern. \u201eIn diesem Projekt haben wir uns auf die Anwendung von Technologien wie der additiven Fertigung und der k\u00fcnstlichen Intelligenz konzentriert, um die Produktion zu optimieren und die Produktivit\u00e4t zu steigern\u201c, erkl\u00e4rt Prof. Tamara Reinicke, Leiterin des Lehrstuhls f\u00fcr Produktentwicklung. Am Lehrstuhl f\u00fcr Produktentwicklung der Universit\u00e4t Siegen stehen verschiedene 3D-Drucker zur Verf\u00fcgung, um polymere und metallische 3D-gedruckte Teile herzustellen.<\/p>\n
Dr. Mohammad Reza Khosravani, Postdoc und Senior Researcher am Department Maschinenbau an der Universit\u00e4t Siegen, erkl\u00e4rt, dass in dieser Forschungsarbeit der 3D-Druck mittels Stereolithographie (SLA) zur Herstellung von Einsatzformen f\u00fcr das Spritzgie\u00dfverfahren verwendet werden. \u201eFormen werden normalerweise aus Metallen wie Stahl und Aluminium hergestellt, aber 3D-gedruckte Formen bieten eine kosteng\u00fcnstige Alternative.\u201c 3D-gedruckte SLA-Formen haben eine hohe Festigkeit und sind isotrop, und das f\u00fcr die Herstellung der Formen verwendete Material kann der Hitze und dem Druck des Spritzgussverfahrens standhalten. \u201eEinmal hergestellte Metallformen k\u00f6nnen nur sehr schwer ver\u00e4ndert werden\u201c, so Dr. Khosravani. \u201e3D-gedruckte Formen stellen eine attraktive Alternative dar, da sie wirtschaftlich sind und man sie im Vergleich zu Formen aus Metall leicht an ver\u00e4nderte Geometrieanforderungen anpassen kann.\u201c In dem Forschungsprojekt wurden 3D-gedruckte Formen und Klammern entworfen, hergestellt und verwendet.\u00a0 Die Verwendung einer 3D-gedruckten Schelle hat beispielsweise zu einer Kostenersparnis von 95 Prozent und einer Zeitersparnis von 85 Prozent gef\u00fchrt. Die in der Studie entwickelten 3D-gedruckten Spritzgussformen haben sich als ideal f\u00fcr das Spritzgie\u00dfen von Teilen mit besonderen Eigenschaften, wie Leitf\u00e4higkeit und hohe Temperaturbest\u00e4ndigkeit, erwiesen. Diese Technik kann f\u00fcr die Herstellung geometrisch komplexer Formen verwendet werden, und es fallen keine zus\u00e4tzlichen Kosten f\u00fcr die Komplexit\u00e4t an, da der 3D-Druck ein werkzeugloses Herstellungsverfahren ist.<\/p>\n
Dr. Sara Nasiri, Gr\u00fcnderin und Gesch\u00e4ftsf\u00fchrerin der SmartyX GmbH, erkl\u00e4rt, dass der entwickelte Prozess die drei Ebenen Planung, Ausf\u00fchrung und Kontrolle umfasst. Diese Ebenen basieren wiederum auf den Hauptstufen: Datenmanagement, Werkzeugkonstruktion und -fertigung, Produktions- und Qualit\u00e4tsmanagement und Wissensverarbeitung (Knowledge Engineering). \u201eIn der Ausf\u00fchrungsebene werden die Daten erstellt, gesammelt, analysiert, \u00fcbertragen und durch einen intelligenten Spritzgussprozess in eine Wissensbasis umgewandelt\u201c, erkl\u00e4rt Dr. Nasiri. Dann wird die Produktion entsprechend den Produkt- und Prozessparametern auf der Grundlage einer Kombination von fall- und regelbasierten Schlussfolgerungen durchgef\u00fchrt, die durch \u00e4hnliche traditionelle Prozesse mit intelligenten L\u00f6sungen verbessert werden k\u00f6nnen. Die Forschungsergebnisse k\u00f6nnen nicht nur f\u00fcr eine bessere Produktion, sondern auch f\u00fcr eine vorausschauende Analyse, Planung und proaktive Wartung genutzt werden.<\/p>\n
Einzelheiten dieser Forschungsarbeit wurden im Journal of Industrial Information Integration ver\u00f6ffentlicht, einer der f\u00fchrenden Fachzeitschriften auf diesem Gebiet: https:\/\/doi.org\/10.1016\/j.jii.2021.100275<\/a><\/p>\n