Die Arbeit zeigt Möglichkeiten zur Erzeugung und Anwendung zeitlich veränderlicher Gasvolumenströme beim Schutzgasschweißen auf. Es wird ein System zur Erzeugung definiert gepulster Gasströme vorgestellt, das einfach in bestehende Anlagentechnik integriert werden kann. Der Einfluss eines aktiv geregelten Gasstroms auf die Kaltgasströmung und hervorgerufene Effekte im Lichtbogenprozess werden grundlegend untersucht. Darauf basierend werden sinnvolle Parameterbereiche abgeleitet. Anhand der Auswertung von Schweißversuchen werden verfahrensspezifische Vorteile sowie technologische Grenzen bei Anwendung der Gaspulstechnik zum Schutzgasschweißen dargelegt. / This thesis shows the possibilities for the creation and application of temporally varying gas flow rates for gas-shielded arc welding. A system for generation of defined pulsed volume flows is presented, which can be easily integrated into existing welding equipment. The influence of an actively regulated gas flow rate on the pure gas flow and caused effects in the arc process are investigated. Based on this an array of appropiate parameters are derived. By means of the evaluation of welding tests process specific advantages as well as technological limits for using pulsed gas flows for gas-shielded arc welding are demonstrated.

Die Arbeit zeigt Möglichkeiten zur Erzeugung und Anwendung zeitlich veränderlicher Gasvolumenströme beim Schutzgasschweißen auf. Es wird ein System zur Erzeugung definiert gepulster Gasströme vorgestellt, das einfach in bestehende Anlagentechnik integriert werden kann. Der Einfluss eines aktiv geregelten Gasstroms auf die Kaltgasströmung und hervorgerufene Effekte im Lichtbogenprozess werden grundlegend untersucht. Darauf basierend werden sinnvolle Parameterbereiche abgeleitet. Anhand der Auswertung von Schweißversuchen werden verfahrensspezifische Vorteile sowie technologische Grenzen bei Anwendung der Gaspulstechnik zum Schutzgasschweißen dargelegt. / This thesis shows the possibilities for the creation and application of temporally varying gas flow rates for gas-shielded arc welding. A system for generation of defined pulsed volume flows is presented, which can be easily integrated into existing welding equipment. The influence of an actively regulated gas flow rate on the pure gas flow and caused effects in the arc process are investigated. Based on this an array of appropiate parameters are derived. By means of the evaluation of welding tests process specific advantages as well as technological limits for using pulsed gas flows for gas-shielded arc welding are demonstrated.

Konsequent betriebener Leichtbau führte und führt weiterhin zu steigender Komplexität in der Blechumformung. Erkenntnisse aus Forschungsaktivitäten zur gezielten Beeinflussung, Regelung und Vollautomatisierung des Tiefziehprozesses konnten jedoch bisher nicht in Großserienpresswerke transferiert werden. Aus diesem Grund wird in dieser Arbeit ein Werkzeugkonzept vorgestellt, welches unter Berücksichtigung der relevanten Randbedingungen eine gezielte lokale Beeinflussung des Umformprozesses ermöglicht. Gleichzeitig gestattet es, mit Hilfe eines neuartigen, optischen Sensorkonzeptes die Geschwindigkeit sowie den Einlaufweg der Platine zu überwachen. Es wird eine methodische Vorgehensweise zur Herstellung von Umformwerkzeugen, auf der neuen Konzeption basierend, beschrieben. Umformsimulationen dienen dabei zur Identifikation von kritischen Bauteilen und deren neuralgischen Zonen. Eine entsprechend angepasste Konstruktion bietet Bauraum für die Implementierung von zusätzlichen Aktuatoren und einem definiert elastischen Einsatz. Abschließende FEM-Analysen mit Volumenmodellen sowie die Kalkulation der Lebensdauer bestätigen eine ausreichende Flexibilität und die erforderliche Dauerfestigkeit. Im Rahmen der experimentellen Analyse konnte eine drastische Verkürzung der Anlaufzeit durch deutlich reduzierten Tuschieraufwand aufgrund der Anpassungsfähigkeit sowie Flexibilität des definiert elastischen Werkzeugkonzeptes nachgewiesen werden. Neben diesem Potential hinsichtlich strukturierter Inbetriebnahmen ermöglicht die Konzeption eine Kompensation von Pressenunterschieden und individuellen Maschinencharakteristika (wie bspw. Stößelverkippungen) wodurch der Transfer von der Einarbeitspresse auf die Produktionsanlage wesentlich weniger Korrekturschleifen hervorruft. Außerdem werden der Qualitätsaufwand (Nachtuschieren) während der laufenden Serienproduktion, Stillstandszeiten und Ausschussquoten stark verringert. Darüber hinaus ergeben sich erweiterte Anwendungsmöglichkeiten bei der Umformung von tailored blanks und aus der Minimierung/Optimierung des Platinenzuschnittes enorme Einsparungs- und Kostenpotentiale. Abschließend werden die Vorteile eines geschlossenen Prozessregelkreises durch die Verknüpfung von Sensorik und Aktorik analysiert. Dabei bestätigt das vorgeschlagene Regelkonzept einer Prozessnachführung die Erhöhung der Prozessstabilität bei schwankenden Prozessparametern durch die gezielte, lokale Verteilung der Flächenpressung. Zuletzt diskutiert der vorliegende Beitrag Transfermöglichkeiten der Verbesserungspotentiale in kommende Serienwerkzeuge vor dem Hintergrund von Kostenrestriktionen und Minimierung des bedientechnischen sowie konstruktiven Aufwandes.

Effiziente und zuverlässige Prozesse sind für die Produktion und das Verpacken von Verbrauchsgütern wie Lebensmittel aufgrund enorm hoher Produktionsmengen von großer Bedeutung. Auch im Getränkebereich steigt der Kostendruck und rückt die Bedeutung effizienter Prozesse in den Vordergrund. Mit systematischer Analyse des Betriebsverhaltens der Anlagen gelingt es, die technischen und organisatorischen Potenziale besser zu nutzen und die Gesamteffektivität der Produktion zu erhöhen. / Efficient and reliable processes for production and packaging are of great importance for high production quantity of consumer goods like food. Especially in the beverage industry the cost pressure is increasing, that’s why the significance of efficient processes gets more and more important. The systematic analysis of the operating behavior of machine equipment helps to find technical and organizational potential to increase the overall effectiveness of the production.

Konsequent betriebener Leichtbau führte und führt weiterhin zu steigender Komplexität in der Blechumformung. Erkenntnisse aus Forschungsaktivitäten zur gezielten Beeinflussung, Regelung und Vollautomatisierung des Tiefziehprozesses konnten jedoch bisher nicht in Großserienpresswerke transferiert werden. Aus diesem Grund wird in dieser Arbeit ein Werkzeugkonzept vorgestellt, welches unter Berücksichtigung der relevanten Randbedingungen eine gezielte lokale Beeinflussung des Umformprozesses ermöglicht. Gleichzeitig gestattet es, mit Hilfe eines neuartigen, optischen Sensorkonzeptes die Geschwindigkeit sowie den Einlaufweg der Platine zu überwachen. Es wird eine methodische Vorgehensweise zur Herstellung von Umformwerkzeugen, auf der neuen Konzeption basierend, beschrieben. Umformsimulationen dienen dabei zur Identifikation von kritischen Bauteilen und deren neuralgischen Zonen. Eine entsprechend angepasste Konstruktion bietet Bauraum für die Implementierung von zusätzlichen Aktuatoren und einem definiert elastischen Einsatz. Abschließende FEM-Analysen mit Volumenmodellen sowie die Kalkulation der Lebensdauer bestätigen eine ausreichende Flexibilität und die erforderliche Dauerfestigkeit. Im Rahmen der experimentellen Analyse konnte eine drastische Verkürzung der Anlaufzeit durch deutlich reduzierten Tuschieraufwand aufgrund der Anpassungsfähigkeit sowie Flexibilität des definiert elastischen Werkzeugkonzeptes nachgewiesen werden. Neben diesem Potential hinsichtlich strukturierter Inbetriebnahmen ermöglicht die Konzeption eine Kompensation von Pressenunterschieden und individuellen Maschinencharakteristika (wie bspw. Stößelverkippungen) wodurch der Transfer von der Einarbeitspresse auf die Produktionsanlage wesentlich weniger Korrekturschleifen hervorruft. Außerdem werden der Qualitätsaufwand (Nachtuschieren) während der laufenden Serienproduktion, Stillstandszeiten und Ausschussquoten stark verringert. Darüber hinaus ergeben sich erweiterte Anwendungsmöglichkeiten bei der Umformung von tailored blanks und aus der Minimierung/Optimierung des Platinenzuschnittes enorme Einsparungs- und Kostenpotentiale. Abschließend werden die Vorteile eines geschlossenen Prozessregelkreises durch die Verknüpfung von Sensorik und Aktorik analysiert. Dabei bestätigt das vorgeschlagene Regelkonzept einer Prozessnachführung die Erhöhung der Prozessstabilität bei schwankenden Prozessparametern durch die gezielte, lokale Verteilung der Flächenpressung. Zuletzt diskutiert der vorliegende Beitrag Transfermöglichkeiten der Verbesserungspotentiale in kommende Serienwerkzeuge vor dem Hintergrund von Kostenrestriktionen und Minimierung des bedientechnischen sowie konstruktiven Aufwandes.