Wettbewerbsfaktor Automatisierung

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1 Institut für Fertigungstechnik ao.univ.prof.dr. F. Bleicher Wettbewerbsfaktor Automatisierung Seite 1

2 Das Institut für Fertigungstechnik Institut für Fertigungstechnik o.univ.prof.dr. H. Weseslindtner Verwaltung /Lehre Labor für Fertigungstechnik Dr. R. Mertz Rechnerintegrierte Fertigung ao.univ.prof.dr. B. Kittl Austauschbau und Messtechnik o.univ.prof.dr. H. P. Osanna Produktionstechnik ao.univ.prof.dr. F. Bleicher Intelligent Manufacturing Systems ao.univ.prof. Dr. B. Katalinic Feinstmessraum o.univ.prof.dr. H. P. Osanna Labor für Produktionstechnik ao.univ.prof.dr. F. Bleicher Seite 2

3 Schwerpunkte Lehre Automatisierungstechnik NC-Technik Steuerungs- und Softwaretechnologie Logistik Produkt- und Prozessgestaltung Fabrikplanung und -simulation Reinraumtechnik Planung Messtechnik und Validierung Technologie Prozessentwicklung Prozessoptimierung, Messtechnik Werkzeugmaschinen Konstruktion und Berechnung Messtechnische Analyse und Beurteilung Seite 3

4 Partner des Labors für Produktionstechnik Projektpartner von A bis Z Alaska ABB Flexible Automation BEKUM Maschinenfabriken GmbH Böhler-Ybbstalwerke GmbH Boehringer-Ingelheim Austria GmbH BMW Motorenwerke Comdata Systemhaus DIBO Diamantwerkzeuge GmbH Engel Maschinenbau GmbH Feuerhuber Holztechnik General Motors do Brasil General Motors USA H & S Industriesiebe GmbH Franz Haas Waffel- und Keksanlagen-Industrie GmbH Krauseco Werkzeugmaschinen GmbH Rexroth BOSCH AG Neumann Aluminiumwerke Austria GmbH Oemeta Chemische Werke GmbH, Uetersen Planet! Software- Vertrieb & Consulting GmbH PLANSEE Holding AG Prinz KG Maschinenfabrik RobiSys AG, Schweiz Sandvik GmbH USA Mexiko Brasilien SCHOELLER-BLECKMANN Oilfield Equipment AG Siemens AG Automatisierungstechnik TKM Sprüh- und Dosiergeräte GmbH Enzesfeld - Caro Opel Austria, Wien Metallwerke AG Opel Germany, Rüsselsheim Eternit Werke Ludwig Hatschek AG OMV-AG VOEST Alpine Industrieanlagen ZTS Engineering Company, Slowakei Seite 4

5 Globalisierung Verteilung der Personalkosten Durchschnittliches Jahreseinkommen Arbeitskosten je Stunde Deutschland 25,38 USA 24,59 Japan 21,57 Österreich 20,31 Euro-Raum 18,18 Ungarn 3,65 Slowakei 2,91 Hong Kong 6,00 Korea 8,82 China (2002) 1,08 +15% Quelle: APA Seite 5

6 Kondratieff-Zyklen heute: Maschinenbau - alte Technologie und wenig attraktiv für Kapitalgeber Produktion gilt als abwanderungsgefährdet Dampfmaschine Stahlerzeugung Elektrotechnik Petrochemie Computertechnologie Gentechnologie? Baumwolle Eisenbahn Stromerzeugung Automobil Weltweite Datennetze Quelle: Eversheim Seite 6

7 Strukturwandel in der Welt Beschäftigung in der Produktion ist rückläufig, Personal flexibel heute: hohe Dynamik in technischen Entwicklungen und fundamentale wirtschaftliche Veränderungen Frage nach der Zukunft der Produktionstechnik Wettbewerbsfaktor Automatisierung Prozent der Beschäftigten Landwirtschaft Produktion Dienstleistung Informationsdienste Verteilung der Beschäftigen Quelle: AWK 02 Seite 7

8 Produktivitätspotenziale Ergebnis einer Auswertung aus über 100 Projekten Ganzheitliche und permanente Verbesserungen von Produkten, Prozessen und Strukturen > 40% Durchgehende Prozessverbesserungen im Rahmen bestehender Strukturen 20-40% Partielle Produkt- und Prozessverbesserungen 10-20% Verbesserungspotenziale Seite 8

9 Innovation rückgekoppelter Prozess Innovationsfähigkeit bedeutet die Beherrschung eines rückgekoppelten Prozesses Kompetenz Technik-, Kunden-, Marktkompetenz, Patente Invention (Idee) Implementierung im Unternehmen Durchsetzung im Markt wirtschaftliche Kraft Erfolgversprechende Ideen erfordern die Kenntnis des Kunden, des Marktes und des Wettbewerbs. Innovationen können von den Mitarbeitern, vom Kunden, von Lieferanten und von Kooperationspartnern (z.b. Wissenschaft) eingebracht werden. Seite 9

10 Unternehmensstrategie - Positionierung Empfehlung: Ausbau der wertschöpfungsorientierten Leistungen auf Basis hoher Marktanteile Ausprägung wertschöpfungsorientierter Strategien Applikation hoch Extending Maximizing überlegene strategische Position Produktivität Verfügbarkeit gering Commoditizing Slivering klassische Erfolgsposition gering hoch Ausprägung Markt-/segmentorientierter Strategien Hohe Marktanteile und Eintrittsbarrieren Seite 10

11 Entwicklungsmethodik Prozessentwicklung bedeutet das Beherrschen der 5M Mensch - Maschine - Methode - Material - Mitwelt Entwicklungsprozeß Idee / Innovation moderne Entwicklungstechnik Risikofaktoren Versuch Versuchsergebnisse Erfahrungswerte Seite 11

12 Einsatz der Computersimulation Entwicklung der Computertechnologie eröffnet neue Möglichkeiten in der Simulation: die Werkzeugmaschine und der Fertigungsprozess im Rechner Simulation einer Werkzeugmaschine Simulation eines Zerspanungsprozesses Festlegen des kinematischen Aufbaus von Maschinen Beurteilung des Maschinenkonzepts Aufgabenangepasste Maschinengestaltung Bestimmung optimaler Reglerparameter der Steuerung Modalanalyse Quelle: Krauseco, Abaqus Seite 12

13 Moore Entwicklung der Rechnerleistung Computertechnologie: Moores Gesetz beschreibt die Entwicklung der Rechenleistung Vergleichbares gilt für die Speicherkapazität Menschheit Rechenoperationen/sec Rechenleistung Mensch Maus Insekt Quelle: Eversheim Seite 13

14 Trends und Potenziale in der Produktionstechnik Innovationen/Trends Trends Wettbewerb der Fertigungsverfahren Bauteil- und Funktionsintegration Bauteil - Einsatz neuer Fertigungsverfahren Prozessübergreifende Optimierung Anforderung durch Zunahme Teilekomplexität Steigende Präzision Verfahren Urformen Umformen Spanende Bearbeitung / Trennen Fügen / Montage Oberflächenbehandlung / Sonstiges Bedarfsabnahme Stagnation Bedarfszunahme -40 % -20 % 0 % + 20 % + 40 % Pressen mit niedrigeren Presskräften Punktschweißen Druckguss-Maschinen KS-Spritzguss- Maschinen Pressen mit höheren Presskräften Hydroforming Transferstraßezentren Schleif-Maschinen Verzahnungsmasch. Hon-Maschinen Bearbeitungs- Werkzeuge Laserstrahlschneiden Werkzeuge Hartdrehen/-fräsen Laserfeinbearbeitung Klebetechnik Robotik / Automation Fördertechnik Laserschweißen Prüfmaschinen Lackieranlagen Quelle: VDI-Z Seite 14

15 Potenziale in der Produktionstechnik - Hydroforming Verfahren Umformen Bedarfsabnahme Stagnation Bedarfszunahme -40 % -20 % 0 % + 20 % + 40 % Pressen mit niedrigeren Presskräften Pressen mit höheren Presskräften Hydroforming Werkzeuge Hydroforming - Innenhochdruckumformung Innenhochdruckumformung zur Herstellung geometrisch komplexer Werkstücke in einer Operation Seite 15

16 Potenziale in der Produktionstechnik - PKM Verfahren Spanende Bearbeitung / Trennen Bedarfsabnahme Stagnation Bedarfszunahme -40 % -20 % 0 % + 20 % + 40 % Transferstraßen Bearbeitungszentren Schleif-Maschinen Verzahnungsmasch. Hon-Maschinen Werkzeuge Entwicklung von Maschinen mit Parallelkinematike (PKM) Laserstrahlschneiden Hartdrehen/-fräsen Laserfeinbearbeitung Reduktion der bewegten Masse durch Einsatz parallelkinematischer Maschinenstrukturen bewirkt höhere Beschleunigungen (Einsparung in der Nebenzeit bis zu 25%) Seite 16

17 Potenziale in der Produktionstechnik - Lasercracken Verfahren Spanende Bearbeitung / Trennen Bedarfsabnahme Stagnation Bedarfszunahme -40 % -20 % 0 % + 20 % + 40 % Transferstraßen Bearbeitungszentren Schleif-Maschinen Verzahnungsmasch. Hon-Maschinen Werkzeuge Laserstrahlschneiden Hartdrehen/-fräsen Laserfeinbearbeitung Weiterentwicklung der Laserkerbtechnik für Crackverfahren Ersetzen der Räumoperation durch Laserkerben; daraus eröffnen sich neue Möglichkeiten zu Prozessverbesserungen (Sinuskontur für definiertes Fügen) Quelle: K&M Seite 17

18 Gerichtetes Einlippentieflochbohren Seite 18

19 Einflussgrößen auf den Bohrungsverlauf a) Bohrphase 0: Bohrerschaftauslenkung ohne Bohrbuchse b) Bohrphase 1: Abstützung des Bohrkopfes in der Bohrbuchse c) Bohrphase 2: Erster Kontakt der Schneidenspitze mit dem Werkstück d) Bohrphase 3: Bohrkopf innerhalb des Werkstückes e) Bohrphase 4: Bohrkopf und Bohrerschaft im Werkstück f) Bohrphase i: Inhomogenität im Werkstückwerkstoff Quelle: Stürenburg, H.O.; Zum Mittenverlauf beim Tiefbohren, 1983 Seite 19

20 Schematischer Aufbau der Anlage Seite 20

21 Herstellung von Kunststoffsieben Kunststoffdrähte mit Stahlseil- bzw. Glasfiberkern Entwicklung der Verbindungstechnik zur Herstellung von Industriesieben Entwicklung und Bau einer Fertigungsmaschine Seite 21

22 Entwicklung einer Holzbearbeitungsmaschine Korrektur von Fehlstellen in Holzplatten Digitalisierung der Bearbeitungsstellen durch Bildauswertung Entwicklung einer hochautomatisierten Produktionseinrichtung mit Fräs-, Bohr- und Pressaggregat CCD- Kam. Seite 22

23 Optimierung der Kettensägetechnologie Optimierung des Schneidsystems Vergleich d. mittleren Leistung bei Weichholz 20,00 18,00 mittlere Leistung [kw] 16,00 14,00 12,00 10,00 Einlaufbereich Arbeitsbereich Versagensbereich Schnittnummer Aufzeichnung der Schnittleistung Veränderungen der Kettenspiele Beobachtung des Verschleißes Seite 23

24 Entwicklung einer Kettenschärfmaschine Bedarf der exakten Bearbeitung von Versuchsketten Einstellung eines großen Schwenkwinkelbereiches Automatische Abarbeitung einer Kette Bedienfeld Schleifeinheit Vorschubeinheit Seite 24

25 Entwicklung einer Schwerzerspanungsmaschine GGV-Kurbelgehäuse ermöglicht 9kg weniger Gewicht als GG in der Zerspanungstechnik ergeben sich neue Anforderungen an Schneidstoffe und Werkzeuggeometrien Entwicklung einer neuen Werkzeugmaschinenarchitektur Quelle: SinterCast Seite 25

26 Kooperation mit dem Erstidee/Projektansatz Erstgespräch = Umsetzungsanalyse Entwicklung Projektkonzept (Inhalte/Termine/Kosten) Projektvorentscheidung durch Projektpartner Beantragung von Fördermittel Projektumsetzung (Vertrag/Projektmanagement) Seite 26

27 Kontakt Landstraßer Hauptstraße 152 A 1030 Wien Tel.: +43-(0) Fax: +43-(0) office@ift.at Homepage: Technologieberatung: Innovation in der Produktionstechnik Inhalt: Vorträge und Labordemonstration Innovationsmanagement Einsatzmöglichkeiten der Simulation (FEM) Messtechnik zur Prozessevaluierung Termin: 27.Sept.2006, 13:30 bis 17:30 Ort: Seite 27

28 Institut für Fertigungstechnik ao.univ.prof.dr. F. Bleicher Wettbewerbsfaktor Automatisierung Seite 28