Der Herstellung von Kunststoffen, deren Weiterverarbeitung zu Halbzeugen wie Folien und Platten sowie Produkten wie Verpackungen oder Bauteilen wird in der deutschen Industrie, nicht zuletzt aufgrund der hohen Exportquoten, eine große Bedeutung zugesprochen [STAT2016]. Dabei müssen Halbzeugprodukte immer höheren Funktionsanforderungen bei zugleich geringerem Rohstoffeinsatz gerecht werden [DAUN2014]. Unter diesem Gesichtspunkt werden heute hohe Anforderungen an eine stabile Prozessführung mit zunehmend weniger Toleranz gegenüber Qualitätsschwankungen (z.B. fehlerhafte Druckbilder oder Siegelnähte) bei der Verarbeitung gestellt [VÄTH2011]. [... aus der Einleitung]

Ein im Hinblick auf geringen Berechnungsaufwand entwickeltes, physikalisch-numerisches Simulationsmodell für Reinigungsvorgänge durch diffusives Auflösen oder kohäsives Trennen kleiner Verschmutzungsteilchen wird vorgestellt und validiert. Die Strömungs- berechnung auf Grundlage der Reynolds-gemittelten Navier Stokes Gleichungen (RANS) und die Berechnung des Verschmutzungstransports mittels eines instationären RANS- Ansatzes erfolgen entkoppelt. Das Verschmutzungsverhalten ist als transiente Dirichlet-Randbedingung modelliert, deren Parameter aus Laborexperimenten in einer ebenen Kanalströmung bestimmt werden. Die Validierung erfolgt für die Konfiguration eines senkrecht auftreffenden, kohärenten Flüssigkeitsstrahls für den Düsendurchmesser 1,69 mm und Drücke in der Düse zwischen 1,5 und 5 bar, d.h. Reynolds-Zahlen zwischen 17700 und 55600. Gemessen an der im Vergleich zu den Parametrierungsexperimenten um mehrere Größenordnungen höheren Wandschubspannung, der Einfachheit des Modells und der Komplexität des Testfalls wird eine sehr gute Übereinstimmung der simulierten Reinigungszeiten mit den Messwerten erreicht. Die angestrebte Skalierbarkeit sowie die Übertragbarkeit des Modells auf andere Strömungskonfigurationen sind somit gegeben.

In der Lebensmittelindustrie wird heutzutage noch viel zu häufig mit überdimensionierten und ineffizienten Reinigungssystemen gearbeitet. Diese sind aus Gründen der Prozesssicherheit meist am „Worst-Case-Szenario“ ausgelegt, von bedarfsgerechter bzw. adaptiver Reinigung kann also keine Rede sein. Gründe dafür liegen vor allem am Mangel an Möglichkeiten zum Inline-Reinigungsmonitoring sowie starrer/unintelligenter Reinigungssysteme. Das Fraunhofer IVV Dresden arbeitet im Themenfeld „Adaptive Reinigung“ an verschiedenen Lösungen zur Realisierung einer bedarfsgerechten Reinigung, um eine größtmögliche Reinigungs- bzw. Ressourceneffizienz zu erzielen. [... aus dem Text]

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Um Maßnahmen zu Verbesserungen an einem mechatronischen Handhabungssystem für den Transport von Windeln vorzunehmen, wäre eine strukturierte Methode vorteilhaft, da aktuell angewandte Vorgehensweisen durch Intuition geprägt sind. Diese intuitiven Vorgehensweisen bergen Nachteile sowohl in der Objektivität als auch bei der Dokumentation. Aus diesem Grund ist für das beschriebene mechatronische Handhabungssystem eine Methode zur Unterstützung des Entscheidungsprozesses entwickelt worden. Mit Hilfe eines Probandentests erfolgte eine erste Überprüfung. Durch die Methode erhält der Anwender eine Schritt für Schritt Anleitung, welche sich durch ein möglichst rationales Vorgehen auszeichnet und in der Lage ist die Wirkung subjektiver Einflüsse bei notwendigen Entscheidungen zu reduzieren.

Unter dem Motto „Verarbeitung & Verpackung 4.0“ gab es 47 Vorträge zu folgenden Themenschwerpunkten: Bewegungstechnik und Robotik, Verteilte Prozessintelligenz, Prozesssicherheit, Adaptivität und Wandelbarkeit von Verarbeitungsprozessen, hygienegerechte Produktion in der Lebensmittel- und Pharmaproduktion sowie zu neuen Ansätzen aus dem Bereich der Simulation und der Prozessoptimierung. Das Anwenderforum – ein eher praxisorientierter Vortragsstrang - bot Vorträge und Disskussionsraum zu Themen wie Smart Tool und zu neuen Ansätzen der Prozessüberwachung und –kontrolle durch die gezielte Datenanalyse.

In diesem Beitrag wird am Beispiel einer Verpackungsmaschine für Schokoladenprodukte eine Mechanismensynthese unter Verwendung eines computergestützten Prozessmodells dargestellt. Ausgehend von Prozessanalysen mit Hilfe eines Messproduktes werden die Beschränkungen der bisherigen mechanischen Umsetzung identifiziert und entsprechende Verbesserungsvorschläge diskutiert. Die dabei gewonnenen Messdaten dienen zur Validierung des Prozessmodells, das in Form eines MKS-Modells umgesetzt wird. Damit können auf effiziente Art und Weise die Vor- und Nachteile verschiedener synthetisierter Mechanismenvarianten untersucht werden. Hieraus wird eine Vorzugsvariante abgeleitet, die unter Berücksichtigung der mechanischen Umsetzbarkeit, Schwingungsanregung sowie Nachrüstbarkeit konstruktiv realisiert wird. Den Abschluss bilden experimentelle Untersuchungen zum Nachweis des Erfolges des hier verfolgten Ansatzes. / This paper illustrates the synthesis of mechanisms using computer-aided process models at the example of a packaging machine for chocolate products. Starting with a process analysis by applying a measuring product, limitations of the previous mechanical implementation are identified and corresponding suggestions for improvements are discussed. Furthermore the measured process data is used for the validation of a process model implemented with a multi-body-system. By analysing the model, advantages and disadvantages of the different variants of synthesized mechanims can be examined in a very efficient way. This leads to a preferred variant which is realised taking into consideration the mechanical feasibilty, the vibration excitation as well as the machine upgradeability. Eventually the success of the here presented approach is experimentally proved.

In der Verpackungsindustrie werden Becher und Schalen u.a. mittels Druckluftformautomaten aus Folienbahnen geformt. Die Kiefel GmbH ist Hersteller solcher Anlagen zum Umformen aus Kunststoffhalbzeugen mittels Warmumformprozessen. Die Herausforderung an die Bewegungstechnik besteht bei diesem Prozess darin, die Taktzeiten möglichst gering zu halten und somit die Produktionsrate zu erhöhen. In der KTR Baureihe der Kiefel GmbH wird die Werkzeugbewegung hauptsächlich über zwei Komponenten bestimmt. Die Geometrie der Bewegungsbahn wird über Kurvenscheiben vorgeschrieben. Der zeitliche Verlauf der Bahn wird über die Drehgeschwindigkeit der Kurvenscheiben mittels eines Servoantriebes variiert. Auch wenn die Kombination von Kurvenscheibe und Servoantrieb verschiedene Vorteile bietet, ist die optimale Synthese beider Komponenten noch unzureichend erforscht. Innerhalb einer Kooperation vom Institut für Getriebetechnik, Maschinendynamik und Robotik (IGMR) der RWTH Aachen University und der Kiefel GmbH wurde das Potential von servogesteuerten Kurvengetrieben für die Flexibilisierung des Tiefziehprozesses untersucht. Dabei sind neue Ansätze zur Auslegung des Gesamtsystems entstanden. Ergebnisse dieser Untersuchung werden innerhalb dieser Veröffentlichung dargestellt. Dabei wird zuerst auf den Thermoformprozess eingegangen, bevor das generelle Potential servogesteuerter Kurvengetriebe beschrieben wird. Anschließend wird ein kleiner Einblick in den gemeinsam entwickelten Auslegungsprozess gegeben. [... aus der Einleitung]

Effizienz kann auch bei Maschinen als ein spezieller Faktor der Optimierung angesehen werden. Effiziente Maschinen und Prozesse arbeiten optimiert bezüglich der Kosten oder auch der Zeit. In einer Verpackungsmaschine trifft dies sowohl für den eigentlichen Prozess des Verpackens von Gütern, als auch für die Warenflüsse vor und nach dem Verpacken zu. Doch auch während der Planungsphase, der Erstellung und der Einrichtung einer Maschine, spielt Effizienz häufig in Form von Zeitersparnis eine gewisse Rolle. [... aus dem Text]

Die abpackende Industrie steht im Zeitalter von Individualisierung und Industrie 4.0 vor neuen produktionstechnischen Herausforderungen. Der Markt fordert einerseits: kürzere Produktzyklen (mehr zielgruppenspezifische Produktlinien, Promotions- und Saisonware), häufige Umrüstungen und kurze Auftragslaufzeiten, marketinggetriebene Produktvielfalt. Gleichzeitig soll die Produktivität angehoben und ein dauerhaft hohes Qualitätsniveau erreicht werden. [... aus dem Text]