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Dieses Paper ist eine überarbeitete Kurzfassung der Bachelorarbeit, welche 2019 von der Autorin unter dem gleichen Titel geschrieben wurde. Sie setzt sich mit der Herausforderung, kleine Zahlungen effizient mithilfe der Blockchain umzusetzen, auseinander. Ziel ist dabei, verschiedene Ansätze vorzustellen und ihr Potenzial zu prüfen. Prinzipiell hat der Einsatz von Micropayment-Schemas das Ziel, (häufige) Zahlungen von Kleinbeträgen in der Abwicklung möglichst effizient zu gestalten. Das Ungleichgewicht, dass die Kosten einer Zahlung den zu zahlenden Betrag übersteigen, gilt es insbesondere auf der Blockchain zu vermeiden. In diesem Paper werden verschiedene Ansätze für Micropayments vorgestellt und nach verschiedenen Punkten untersucht werden. Dabei wird unter anderem Wert auf die Kostenminimierung, Sicherheit und dezentrale Umsetzbarkeit gelegt. Aber auch die Anwendbarkeit und Ressourcenanforderung der verschiedenen Schemata sollen in dieser Arbeit betrachtet werden.
In der Anfangszeit der Distributed Ledger Technologies (DLT) waren die hauptsächlichen Betrachtungswinkel die der Disruption des Bank- und Finanzwesens.
Mit dem Aufkommen des Systems Ethereum im Jahr 2015, hat die Auseinandersetzung mit der Anwendung von Blockchain in weiteren Branchen, an Bedeutung gewonnen. Eine davon ist die Logistik und das Supply Chain Management (SCM). Gerade in Deutschland spielt der Logistiksektor eine große Rolle, nach der Beschäftigtenzahl ist er die drittgrößte Branche und erzielt einen Umsatz von rund 258 Milliarden Euro. Im Beitrag werden konkrete Anwendungsfelder identifiziert und gezeigt welche potentiellen Vorteile sich dort, durch den Einsatz von DLT, erzielen lassen. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf der Einschätzung der Technologie hinsichtlich ihrer Sicherheitseigenschaften.
Im Beitrag wird den Fragen nachgegangen, ob Datensicherheit mithilfe von DLT verbessert werden kann und auf welchem Wege.
Mehr als 50 Milliarden physische Objekte sollen bis 2020 mit dem Internet verbunden sein. Diese reichen von kleinen und rechenarmen RFID-Systemen bis zu komplexen Geräten wie Smartphones, intelligenten Geräten und Fahrzeugen.
Für dieses Internet of Things (IoT) bedarf es eines Systemvertrauens, da die Nutzung intelligenter Dienste über das Internet ohne menschliches Eingreifen geschieht. Heute vorhandene zentrale Vertrauensinstanzen für IoT verlieren aufgrund von Hacker- und Cyberangriffen ihr Vertrauen. Mit der Blockchain existiert eine Vertrauensarchitektur, die es dem Menschen erlaubt, einem System und seinen Komponenten, und nicht einer zentralen Instanz zu vertrauen. Kann die Symbiose von Blockchain und IoT Vertrauen generieren? Dieser Artikel präsentiert eine systematische Literaturübersicht zum Konzept Vertrauen im Kontext der Blockchain-Technologie für das IoT und deren Geschäftsmodelle.
Das Ziel dieses Beitrags ist die Darstellung der aktuellen Entwicklungen im Zusammenspiel von Blockchain und IoT, um diese als Blaupause für die Schaffung von Vertrauen in weiteren Anwendungsfeldern nutzen zu können.
Diese Arbeit befasst sich mit dem Prozess des Minings von Bitcoin. Dabei soll erklärt werden, wie elektrische Energie genutzt wird, um neue Blöcke zur Blockchain hinzuzufügen und welche Renditen dabei zu erwarten sind. Gleichzeitig soll geklärt werden, ob das Mining von Bitcoin ein Geschäftsmodell ist, mit welchem Anlagen zur Erzeugung erneuerbarer Energie auch ohne Förderung durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) wirtschaftlich betrieben werden können.
Es wird beschrieben, wie sich diverse Einflussgrößen auf die Wirtschaftlichkeit des Minings auswirken. Eine Auswahl an Mining-Hardware wird hinsichtlich ihrer zu erwartenden Erträge geprüft. Außerdem werden die Risiken dieses Geschäftsmodells näher betrachtet.
Dieses Paper beschreibt die Implementierung eines Live-Systems für die Erstellung von Cold Storage Wallets.
Ziel soll es sein, einen sicheren und einfachen Erstellungsprozess von Paper-Wallets unter hohen Sicherheitsansprüchen zu ermöglichen.
Der Quellcode ist abrufbar unter https://github.com/envake/vinktar-live
Das vorliegende Paper untersucht die Einlage von Kryptowährungen bei der Gründung einer liechtensteinischen Aktiengesellschaft. Es wird aufgezeigt, dass Liechtenstein einen sehr liberalen Weg geht und zudem das liechtensteinische Gesellschaftsrecht die Einlage von Kryptowährungen als Sacheinlage ohne Sachverständigenbericht zulässt.
Mit der zunehmenden Vernetzung von Unternehmen wächst auch das Potenzial für Cyberangriffe, Spionage und Sabotage in Produktionsnetzwerken. Netzwerke, die auf Blockchain-Technologien aufbauen, können einige dieser Risiken abmildern, insbesondere solche, die Datenmanipulation betreffen. Dieses Paper befasst sich mit der Architektur und Implementierung eines unternehmensübergreifenden Blockchain-Netzwerks zur manipulationssicheren und ausfallsicheren Speicherung von produktionsbezogenen Daten und deren Verteilung innerhalb eines globalen Netzwerks. Dazu werden zunächst die Anforderungen an ein solches System erläutert. Darauf aufbauend wird die Architektur eines Blockchain-Knotens beschrieben und der Nutzen des Systems anhand eines Anwendungsfalls dargestellt.
Als § 2 Abs 3 des elektronischen Wertpapiergesetzes (eWpG) in Kraft getreten am 10. Juni 2021 eine Sachfiktion die für elektronische Wertpapiere – worunter Kryptowertpapiere auch zu verstehen sind – eingeführt hat, stellte sich die Frage nach der zivilrechtlichen Rechtsnatur von Token. Ausgehend von einer eingehenden und rechtsvergleichenden Analyse der Grundlagen des deutschen Sachenrechts, das eine engere Auffassung des Sachbegriffes vornimmt, und des italienischen Sachenrechts, welches einen weiteren Interpretationsspielraum des Sachbegriffes zulässt, befasst sich die vorliegende Arbeit mit dieser Fragestellung und versucht eine Antwort zu finden.
Rollen und Aufgaben Interdisziplinärer Projektteams zur Blockchain-Integration im Unternehmensumfeld
(2021)
Bei der Einführung von Blockchain-Lösungen im Unternehmensumfeld sind zahlreiche Unternehmensfunktionen und Mitarbeiter unterschiedlicher Disziplinen involviert, deren Zusammenarbeit zum einen notwendig sind, zum anderen jedoch auch zahlreiche Herausforderungen hervorrufen. Relevante Rollen und Disziplinen werden in diesem Paper identifiziert und beschrieben, um Handlungsempfehlungen für die interdisziplinäre Zusammenarbeit und somit zur erfolgreichen Integration von Blockchain-Lösungen in Unternehmen und insbesondere unternehmensübergreifenden Geschäftsbeziehungen zu entwickeln. Auf Basis existierender Blockchain-Projekte werden die Rollen „Management und Finanzen“, „Supply Chain Management“ und „IT und IT-Sicherheit“ fokussiert und entlang eines Vorgehensmodells zur Integration mit konkreten Rollenbeschreibungen und Aufgaben beschrieben.
Während Blockchain großes Potenzial bietet und erste Anwendungen bereitstehen, ist eine der größten Nut-zungsbarrieren von Blockchain-Anwendungen, dass Novizen Blockchain nicht verstehen. In der vorliegenden Onlinestudie (N = 68) wurden daher unterschiedliche Lernmaterialien (neutral vs. interessant) genutzt, um No-vizen Blockchain näher zu bringen. Weiterhin wurde untersucht, ob das Interesse am Thema, der Bildungsstand, das Alter oder das Geschlecht einen Einfluss auf die Nutzungsintention, das subjektiv eingeschätzte oder das objektive Verständnis haben. Interesse, Alter und Bildung standen im Zusammenhang mit dem Verständnis, die Nutzungsintention unterschied sich hingegen nur bei unterschiedlichem Interesse. Zudem kommt die Studie zu dem Schluss, dass ein mangelndes subjektives Verständnis die eigentliche Nutzungsbarriere darstellt, nicht jedoch ein mangelndes objektives Verständnis. Des Weiteren weist die Studie auf Personengruppen hin, die einen anderen Informationsbedarf aufweisen, um von Blockchain bzw. der Digitalisierung allgemein zu profitieren.
Dezentrale Kreditplattformen ermöglichen Nutzern die Aufnahme sowie die Bereitstellung von Liquidität in Form von Krypto-Token gegen Verzinsung. Dieser Teil des dynamisch wachsenden Bereichs dezentraler Anwendungen erweist sich zwar als sehr innovativ, birgt jedoch auch Risiken. Dazu zählen insbesondere Kreditrisiken, Liquiditätsrisiken, Marktrisiken und operationelle Risiken. Um diesen Risiken entgegenzuwirken existieren vereinzelt Absicherungsmechanismen. Diese Mechanismen haben durchaus Potenzial die genannten Risiken zu verringern, wenngleich dadurch keine vollumfängliche Risikobewältigung erfolgen kann. Somit verbleiben immer Restrisiken, die letztlich vor allem von den Nutzern zu tragen sind.
Durch Anwendung von Röntgenbeugung (XRD) unter Verwendung von Synchrotronstrahlung konnte der erste direkte Nachweis lokaler Kristallisation dünner Co-Fe-B-Schichten (10 nm), hervorgerufen durch Laserbestrahlung (λ = 1064 nm), erbracht werden. Untersucht wurde die Abhängigkeit der Kristallisation von verschiedenen Bestrahlungsparametern, wie Scangeschwindigkeit und Intensität (cw). Zudem wurde ein Vergleich mit dem herkömmlichen Verfahren des Heizens im Vakuumofen durchgeführt, wobei hier Heiztemperatur und –dauer variiert wurden. Eine systematische Untersuchung dünner Co-Fe-B-Schichten mit unterschiedlicher Stöchiometrie und zusätzlichen verschiedenen benachbarten Schichten aus Ru, Ta und MgO mit Hilfe von XRD und SQUIDMagnetometrie ermöglichte die detaillierte Aufklärung der Kristallisationszusammenhänge.
Das am LHM etablierte Verfahren des Mikro-SLM ist eine Weiterentwicklung des bereits seit mehreren Jahren in der Industrie etablierten „makroskopischen“ Selektiven Laserschmelzen (SLM). Unter Verwendung von idealen Parametern wurden unter Zuhilfenahme der VDI3405 Bauteile, Teststrukturen unterschiedlicher Art und Struktur und ein Demonstrator aus den Edelstahlpulvern 316L und 17-4PH angefertigt. Die Besonderheiten des Verfahrens sind der geringe Fokusdurchmesser von <30 μm und die geringen Pulverkorngrößen von <10 μm. Dadurch können Bauteile mit extrem kleinen Strukturauflösungen realisiert werden.
Al-Si-Legierungen werden bevorzugt zur Fertigung von Druckgusserzeugnissen eingesetzt. Die Einsatzbereiche für diese sind sehr vielschichtig und erstrecken sich über viele Branchen, wie bspw. die Automobil- und Luftfahrtindustrie. Wegen der komplexen Prozessführung und der Vielzahl an Einflussgrößen unterliegt der Gussprozess mittleren Ausschussraten von ca. 10 %. Dabei führen kleinste Defekte, wie Poren oder Gestaltabweichungen im Bereich von Dichtflächen dazu, dass die Funktionalität des Bauteils nicht mehr gegeben ist. In diesem Fall wird das Bauteil wieder der Schmelzebeschickung zugeführt und erneut gegossen. Daraus resultieren Leerzeiten in nachgelagerten Prozessschritten oder eine Überproduktion. Ein Ansatz um dies zu umgehen, stellt die Instandsetzung der Defektstellen mittels automatisiertem Laserauftragschweißen dar. In der vorliegenden Veröffentlichung erfolgte dazu eine umfassende Prozesscharakterisierung. Prozessgrenzen, die Optimierung
des Aufmischungsgrades und die Adaption des Energieeintrages beim Volumenaufbau wurden untersucht.
Ein übergeordnetes Ziel ist es, neue Untersuchungs- und Simulationsmethoden zu entwickeln, die es gestatten, bereits in einer frühen Produktentwicklungsphase ganzheitlich quantitative und prädiktive Aussagen hinsichtlich der physikalischen und thermomechanischen Eigenschaften des Produktes vorherzusagen bzw. treffen zu können. Im Mittelpunkt stehen dabei die thermisch induzierten Störgrößen, die zu Fokus-Shift, Strahllageinstabilitäten
oder aber Änderungen der Strahlungsintensität führen, welche besonders kritisch bei der Verwendung von hochbrillanten Laserstrahlquellen sind. Diese Einflussgrößen sind derzeit nicht realistisch vorhersagbar bzw. höchstens auf eine Domäne, als optimierte Vorhersage in der Entwicklung von neuen Lasermaterialbearbeitungsanlagen möglich. Hierzu soll eine Kopplung von optischer, thermischer und mechanischer Simulation (gekoppelte Multiphysikmodelle) zur Auslegung von Strahlführungs- und Strahlformungselementen für eine Lasermaterialbearbeitungsanlage durchgeführt werden.
Das Ziel dieser Arbeit ist es bei der Materialbearbeitung mit Ultrakurzpulslasern und Galvo-Scansystemen sowohl die Prozesszeit zu minimieren als auch die Bearbeitungsqualität zu maximieren. Unter Betrachtung des Gesamtsystems aus Laser und Scanner wird unter Variation der zeitlichen und räumlichen Energieeinbringung die Bearbeitungsstrategie optimiert. Anhand von Simulationen werden Einflüsse auf die Prozesszeit wie Scangeschwindigkeit, Regelungsstrategie des Scannersystems, Position Synchronized Output (PSO) analysiert. Weiterhin wird durch reale Applikationsversuche die Bearbeitungsqualität bestimmt und komplexe Zusammenhänge dargestellt.
Die unerwünschte Emission von Röntgenstrahlung zählt nach Technischer Regel Optischer Strahlung zu den Gefährdungen durch indirekte Auswirkungen von Laserstrahlung und führt bei bestimmten Bestrahlungsbedingungen dazu, dass UKP-Laseranlagen als Anlage zur Erzeugung ionisierender Strahlung unter das Strahlenschutzgesetz (StrlSchG) fallen. Aus Grundlagenuntersuchungen ist bekannt, dass in Laserprozessen mit hochintensiven Laserpulsen gefährliche Röntgenstrahlung mit Photonenenergien > 5 keV freigesetzt werden kann. In dieser Arbeit wird gezeigt, dass eine Vielzahl von Bestrahlungskenngrößen sowie die Prozessführung sowohl die spektrale Verteilung als auch die Höhe der Röntgenemissionen beeinflussen. So entstehen bei hochrepetierenden Laserprozessen durch die Wechselwirkung zwischen einfallendem Laserstrahl und Laserplasma so hohe Dosisleistungen, die eine gesundheitliche Gefahr darstellen. Damit ist insbesondere beim Einsatz leistungsstarker Laserstrahlquellen in der industriellen Produktion oder im offenen Anlagenbetrieb zu Forschungszwecken der Schutz vor ungesunden Röntgenstrahlen von hoher Bedeutung.
Hochkontrast-Ultrakurzpulsmessungen für fortgeschrittene Industrieanwendungen und Laserentwicklung
(2021)
Femtosekunden-Ultrakurzpulslaser haben eine immer größere Bedeutung für eine Vielzahl von Materialbearbeitungsprozessen.
Dabei adressieren auch immer mehr Untersuchungen die Abhängigkeit der Prozessqualität von der Laserpulsdauer [1-3], welche im Allgemeinen durch die Halbwertbreite des Pulses beschrieben wird. Über die Annahme einer Gauss- oder Sech2-förmigen Pulsform lässt sich dann die Spitzenleistung und Spitzenintensität eines Laserpulses bestimmen. Bei dieser Betrachtung wird jedoch meist vernachlässigt, dass Femtosekunden-Laserquellen auch Pulsenergien im Untergrund des Hauptpeaks im Picosekunden-Bereich haben können, welche mit herkömmlichen Pulsmessmethoden, wie z.B. kommerziellen, kollinearen SHG-Autokorrelatoren nur schwer zu identifizieren sind. Hier zeigen wir unterschiedlichste Messungen mit dem neuen Hochkontrast-Autokorrelator der APE GmbH und demonstrieren deren Nutzen zum Identifizieren der tatsächlichen Pulsenergie im Femtosekunden-Hauptpeak.
Exzellentes Prozessverständnis und ständige Prozesskontrolle sind der Schlüssel zum Erfolg in der Lasermaterialbearbeitung.
Ein neues Konzept für das Offline- und Online-Fokustracking der PRIMES GmbH soll ständige Prozessüberwachung ermöglichen. Verbesserte Prozesskontrolle führt zu weniger Ausschuss, steigender Verfügbarkeit, macht Service planbar und reduziert unter dem Strich die Gesamtkosten der Produktion.
Wir stellen einen kommerziellen Prototyp eines auf Multipasszellen basierenden Spektralverbreiterungs- und -komprimierungssystems vor. Er ist in der Lage 40 fs-Impulse von einem 250 fs-Treiberlaser mit hervorragender Effizienz von 92 % zu erzeugen, was zu einer Verfünffachung der Spitzenleistung führt. Bei der maximalen Eingangsleistung (10 W) ist die Stabilität so hoch wie die Stabilität des Treiberlasers.
Die Entwicklung von smarten Devices und Wearables erfordert individuelle Leiterstrukturen und leichte Elektronikbauteile. Die Schaffung von leitfähigen Strukturen auf bisher ungenutzten Flächen wie Gehäuseteilen ist ein wichtiger Entwicklungsschritt zur Reduzierung von Gewicht und Bauraumgröße. Der Inhalt dieses Artikels beschäftigt sich mit einem laserbasierten Verfahren, dass für spritzgegossene Kunststoffe verwendbar ist. Die jeweilige Oberfläche wird laserstrukturiert, danach in wässriger Lösung bekeimt und im Anschluss stromlos verkupfert. Für eine erfolgreiche und homogene Verkupferung sind die Laserparameter und die Parameter der Nasschemie von entscheidender Bedeutung.
Ultrakurzpuls-Laser haben sich in den vergangenen Jahren weit verbreitet, um hochpräzise Mikrostrukturen direkt in nahezu jedem Material zu realisieren. Trotz der derzeitigen Verfügbarkeit von UKP-Hochleistungslasern (bis zu mehreren hundert Watt) ist es immer noch eine Herausforderung, große Flächen, wie sie für Prägezylinder für Rolle-zu-Rolle Anwendungen benötigt werden, in einer für die industrielle Produktion akzeptablen Bearbeitungszeit zu strukturieren. In diesem Beitrag wurde ein hochkompakter ps-Laser mit Repetitionsraten von bis zu 8 MHz und einer mittleren Leistung von 500 W durch ein diffraktives optisches Element (DOE) auf 16 parallele Strahlen verteilt. Die Leistung wurde durch einen akusto-optischen Modulator pro Strahl moduliert.
Integriert in ein ultrahochpräzises Zylindergravursystem wurden die 16 Spots mit einer Genauigkeit von < 1 μm synchronisiert. Auf der Zylinderoberfläche wurden in einem Spot-zu-Spot Abstand von 20 μm Einzelspotdurchmesser von 13 μm erreicht. Verschiedene funktionale Mikrostrukturen wurden als Master realisiert.
In Zusammenarbeit mit dem Laserinstitut Hochschule Mittweida und gefördert im InnoTeam Programm der Sächsischen Aufbaubank wurde der Einfluss der Pulsdauer und des Burstmodus auf die Effizienz und Oberflächenqualität bei der Gravur von Werkzeugmaterialien mittels ultrakurzer Laserpulse erforscht und optimale Bearbeitungsregime gefunden. Die Kombination geeigneter Gravur- und Glättungsparameter sowie die Verwendung des Burstmodus im optimalen Fluenzbereich ermöglicht einen hochproduktiven Materialabtrag bei minimaler Anlagerung von Debris und minimaler Rauheit des Gravurbodens. Ebenfalls wurden Untersuchungen zu den bei der Ultrakurzpulslaserbearbeitung emittierten Röntgenstrahlung durchgeführt. Daraus resultiert eine gesteigerte Verantwortung für die Betreiber von Laseranlagen mit Ultrakurzpulslaser und den
Lasermaschinenbau.
Die Oberflächenrauheit beeinflusst wesentlich die Eigenschaften und Funktionalität von Werkstücken. Außerdem hat die Rauheit einen entscheidenden Einfluss auf die visuelle Erscheinung von Oberflächen. Deshalb wurde das Laserglätten von Edelstahl X5CrNi18/10 (1.4301) untersucht. Durch die Kombination eines 10 kW – Monomode Faserlasers mit einer ultraschnellen Strahlablenkung mittels Polygonscanner können sehr hohe Geschwindigkeiten und damit sehr hohe Flächenraten umgesetzt werden. Damit konnten industrierelevante Prozesszeiten erreicht werden. Durch die Oberflächenbehandlung wurde die Ausgangsrauheit von Sa = 0,22 μm auf ~0,10 μm um ~ 55% reduziert. Es wurde eine Flächenrate von bis zu 14.190 cm²/min erreicht.
Das Laserauftragschweißen (LMD) wird heutzutage als etabliertes Verfahren der Oberflächentechnik betrachtet. Das LMD ist eine häufig verwendete Technologie für hochwertige Reparaturen, Verschleiß- und Korrosionsschutz sowie Modifikationen an bestehenden Teilen. Eine neue Variante des bekannten LMD-Prozesses ist das Hochgeschwindigkeitslaserauftragschweißen (HS-LMD). Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass der Laserstrahl die Metallpartikel schon vor dem Auftreffen auf das Werkstück aufschmilzt und nicht erst auf dessen Oberfläche. Durch die Nutzung der einzigartigen Prozessmerkmale werden neue und in ihren Eigenschaften maßgeschneiderte Beschichtungssysteme möglich. Das HS-LMD kann in einem breiten Anwendungsspektrum eingesetzt werden: verschleißfeste Schichten auf Ventilen, Veredelung von Bremsscheiben, korrosionsbeständige Beschichtungen für Wellen. In der Präsentation werden aktuelle Ergebnisse unter Verwendung neuer Systemtechnologien und Prozessparameter vorgestellt.
Moderne Hochleistungslaser mit ultrakurzen Pulsdauern benötigen angepasste Prozessregime zum effizienten Umsatz der hohen bereitgestellten optischen Leistungen bei der Materialbearbeitung. Eine Möglichkeit ist die Aufteilung des Laserstrahles in mehrere Teilstrahlen zur simultanen Bearbeitung. Erste Ergebnisse in diesem Regime zeigten spezielle Anordnungen des sich wieder abgelagerten Materials auf der Materialoberfläche. Diese Anordnungen wurden bei verschiedenen geometrischen Pulsabständen, Pulsenergien und Pulsanzahlen reproduzierbar erzeugt. In Abhängigkeit der Parameter der Multispot-Ablation und der resultierenden unterschiedlichen Interaktionen konnten neben runden Debris-Anordnungen auch Materialjets aus agglomerierten Partikeln oder Anhäufungen des Debris zwischen den Laserspots erzeugt werden. Die Materialjets erreichen Ausdehnungen von bis zu mehrerer Hundert Mikrometer.
Ziel dieser Untersuchungen war die Erforschung der Grundlagen für die Entwicklung einer neuartigen optoakustischen Messtechnologie für eine mobile, zerstörungsfreie Bestimmungsmethode des strukturellen Zustands von Asphaltfahrbahnen. Diese basiert auf der Impulseinkopplung hochenergetischer Laserpulse, die in die Fahrbahnoberfläche eingetragen werden und auf der Auswertung der Ausbreitungs- und Reflexionsmuster der so generierten Körperschallwellen. Hierfür wurden in einem ersten Schritt Laborversuche zur generellen Signalgenerierung durch laserinduzierte Schockwellen in Asphaltkörpern vorgenommen und deren potenzielle Ausbreitungsreichweite für die Anwendung auf realen Asphaltfahrbahnen untersucht. Für die Untersuchung an den Asphaltprobekörpern wurde eine Laboranlage mit einem integrierten KrF-Excimerlaser LPX Pro 305F (Wellenlänge 248 nm, Pulsdauer 30 ns, Pulswiederholfrequenz 1-50 Hz & maximale Pulsenergie 1,2 J) verwendet
Das pulverbasierte Multi Jet Fusion Verfahren (MJF) hat sich seit der Einführung 2016 in der additiven Serienfertigung etabliert. Einige Anwendungsfelder von MJF-Bauteilen werden jedoch durch eine prozessbedingt körnige Oberfläche mit Rauheiten von Ra > 5 μm eingeschränkt. Ziel dieser Forschungsarbeit ist daher die Identifikation und Charakterisierung von Methoden zur Reduzierung der Rauheit sowie zur Anpassung der optischen und haptischen Oberflächeneigenschaften. Im Mittelpunkt steht die Glättung durch Laserstrahlpolieren (LSP). Damit ist es möglich, den PA12-Kunststoff lokal aufzuschmelzen und die Rauheit auf Ra < 1 μm zu reduzieren. Anschließend können zusätzlich Verfahren wie Metallisieren oder Pulverbeschichten eingesetzt werden, um funktionelle Eigenschaften der Bauteiloberflächen anzupassen.
In den letzten Jahren haben sich für die additive Fertigung von metallischen Werkstoffen mit pulver- und drahtbasierten Schmelzverfahren Hochenergiestrahlverfahren mittels Laser- und Elektronenstrahl durchgesetzt. Dabei eröffnet die additive Herstellung z.B. durch Laser powder bed fusion (LPBF), auch als Selective Laser Melting (SLM) bekannt, vollkommen neue Designmöglichkeiten und Fertigungsstrategien. Zur wirtschaftlichen Herstellung größerer Bauteile bietet sich die Hybridbauweise unter Nutzung von Fügeverfahren, wie z.B.das LB- und EB-Schweißen, an. Der vorliegende Beitrag beschäftigt sich mit vergleichenden Untersuchungen zur Schweißbarkeit von aus Pulver additiv gefertigtem Material und der konventionellen Gusslegierung aus AlSi10Mg als Referenz. Unabhängig von der verwendeten Energiequelle (10 kW Monomode Faserlaser; 15 kW Elektronenstrahl) kam es beim pulverbasierten LPBF-Material zu einer ausgeprägten Porenbildung in den Schweißnähten, die beim Elektronenstrahlschweißen durch Nutzung einer Mehrspot-Technik reduziert werden konnte.
In diesem Beitrag wird die Herstellung von Hybridbauteilen vorgestellt, welche aus konventionellem Al-Guss und additiv gefertigten Halbzeugen bestehen und mit Hilfe des Laserstrahlschweißens gefügt werden. Der Schwerpunkt
der Untersuchungen lag auf der Bestimmung der Schweißeignung der L-PBF Komponenten (laser powder bed fusion), da hierbei auf die mechanische Vorbereitung der Halbzeuge (Drehen/Fräsen) vor dem Schweißen verzichtet wurde. In diesem Zusammenhang wurde der Einfluss der Prozessparameter auf das Gefüge und die Porenbildung beim Laserstrahlschweißen von AlSi10Mg untersucht, um das Prozessfeld einzugrenzen.
Durch den Einsatz eines Lasers mit einer grünen Wellenlänge von 515 nm, können stark reflektierende Materialien verarbeitet werden. Dies ermöglicht auch die additive Fertigung von Kupfer und Kupferlegierungen, die mit Infrarotwellenlänge nur schwer zu verarbeiten sind. In diesem Vortrag wird der Fortschritt bei der Herstellung von Kupfer und Kupferlegierungen mit dem grünen Laser, der durch die Erforschung von Prozessparametern erzielt wurde, präsentiert, es wird auf die einzigartigen Herausforderungen der Laserbearbeitung von hochreflektierenden, hochleitfähigen Materialien eingegangen und es wird ein direkter Vergleich zur Bearbeitung mit infrarotem Laser vorgenommen. Dabei werden Eigenschaften wie das Gefüge, die Dichte sowie die Härte untersucht. Dabei werden die folgenden beiden Verfahren betrachtet: das pulverbettbasiertes Laserschmelzen und das Laserauftragschweißen. Zum Schluss wird eine Übersicht mit möglichen Applikationen und Anwendungen, die für diese Verfahren geeignet sind, dargestellt.
Herstellung von Mikrostrukturen zur Beeinflussung des Bahndrehimpulses elektromagnetischer Strahlung
(2021)
Am Laserinstitut Hochschule Mittweida wird seit mehreren Jahren zur laserbasierten Herstellung mikrooptischer Bauelemente geforscht. Mit dem verwendeten Maskenprojektionsverfahren können, je nach Maskenform und Bewegungsregime, unterschiedliche optisch wirksame Strukturen erzeugt werden. Durch die Entwicklung zweier neuer Verfahrensvarianten der Fluorlaser-Mikrostrukturierung wird die Herstellung von sogenannten Mikro-Spiralphasenplatten und Fork-Gittern ermöglicht. Die Verfahrensvarianten sind dabei sehr flexibel bezüglich der realisierbaren Strukturgeometrie. Mit einem Satz Masken können Spiralphasenplatten mit unterschiedlichen Konfigurationen hergestellt werden. Für die Erzeugung von Fork-Gittern, dem beugungsoptischen Pendant der Spiralphasenplatten, müssen spezielle Kalziumfluorid-Masken angefertigt werden, was ebenfalls mittels Fluorlaser-Mikrostrukturierung erfolgt.
Mikrolinsenarrays aus Glas sind optische Bauelemente, die durch ihre Komplexität die Funktion vieler größerer Linsen gleichzeitig übernehmen können. Damit lassen sich optische Anordnungen miniaturisieren und leichter machen. Die Herstellung solcher Elemente ist aber insbesondere bei mittleren und kleinen Stückzahlen eine Herausforderung. Am ifw Jena werden daher zwei direkte Herstellungsmethoden solcher Elemente untersucht: Der Laserabtrag mit Ultrakurzpulslasern sowie der Abtrag und die Politur mit CO2-Lasern. Die Experimente zeigen eine gute Homogenität der Linsen sowie eine hohe Prozessgeschwindigkeit.
Die Laserablation als Verfahren der Präzisionsbearbeitung gewinnt sowohl in den Bereichen der Forschung als auch der industriellen Fertigung an Bedeutung. Insbesondere für industrielle Anwendungen stellt neben den erreichbaren Genauigkeiten die Prozesseffizient einen wichtigen Faktor dar. Meist werden für Untersuchungen in der Forschung polierte Oberflächen für die Untersuchung des Ablationsprozesses verwendet. Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung der Ablationseffizienz von Metallen bei der Bearbeitung mit gepulster Laserstrahlung in Abhängigkeit der Oberflächenrauheit. Erste Ergebnisse zeigen Unterschiede zwischen der Bearbeitung mit kurzen Pulsen und ultrakurzen Laserpulsen. Während bei der Bearbeitung mit kurzen Laserpulsen die Ablationseffizienz mit zunehmender Oberflächenrauheit steigt, zeigen ultrakurze Laserpulse ein anderes Verhalten. Es konnten zwei Regime identifiziert werden. So wurde in einem ersten Bereich eine Abnahme der Ablationseffizienz bis zu einer gewissen Rauheit festgestellt, bevor wieder eine Zunahme der Effizienz stattfindet. Weiterhin lässt sich eine Abhängigkeit der Ablationseffizienz von der Einzelpulsenergie bzw. der mittleren Leistung bei konstanter Repetitionsrate erkennen.
Die vorliegende Arbeit behandelt den Aufbau und die Charakterisierung von Prüfzubehör für das Aufladen von Elektrofahrzeug-Batterien an einem Wechselstrom-Anschluss. Die gemessenen Störspannungspegel dieses Prüfzubehörs zeigen die Eignung für Zulassungs-Messungen nach der internationalen Vorschrift UN ECE – R 10. Der modulare Aufbau ermöglicht die Anpassung an zukünftige Anforderungen oder an das Laden am Gleichstromanschluss.
Beim Schnellladen von Elektrofahrzeugen über die CCS-Schnittstelle kommt es zu sporadischen Abbrüchen der Ladevorgänge.
Eine Störung der sicherheitsrelevanten Ladekommunikation zwischen Ladestation und Fahrzeug ist ein häufiger Grund. In der Arbeit werden die Einflussgrößen für einen erfolgreichen Ladevorgang aus Sicht der EMV erläutert.
Ziel der aufgeführten Untersuchungen ist es, die Ursachen zu ermitteln und Abhilfemaßnahmen zu entwickeln, welche möglichst einfach technisch zu realisieren sind. Der Fokus wird dabei auf Bereiche der Ladesysteme gelegt, die bisher noch nicht ausreichend spezifiziert sind.
Autonome, fahrerlose Einzelfahrer bei der Bahn können ein Ansatz sein, um wieder mehr insbesondere Güterverkehr von der Straße auf die Schiene zu holen. Hintergrund, Probleme und Lösungsansätze werden aufgezeigt. Dann erfolgt eine Vorstellung der in den letzten Jahren an der Hochschule Mittweida vor allem im Rahmen studentischer Projekte entwickelten Modellanlage zu ATLAS – „Asynchroner Transport-, Logistik- und Automatisierungsmodus auf der Schiene“. Das System wurde bereits auf der IWKM 2018 vorgestellt, seitdem gibt es signifikante Weiterentwicklungen insbesondere im Rahmen studentischer Arbeiten. Diese werden auch im Bezug zur realen Technik des autonomen und vernetzten Fahrens beschrieben und Perspektiven aufgezeigt.
Die Industrie fordert verstärkt die mobile Einsetzbarkeit von ERP-Systemen, verbunden mit einer hohen Daten und Informationssicherheit [1]. Zur räumlich und zeitlich flexiblen Erfassung und Nutzbarmachung digitaler Daten mittels mobiler Endgeräte erfolgte im Eerbundforschungsprojekt Framework Enriched
Data Assembly – FrEDA die webbasierte Entwicklung eines praxistauglichen und industrieorientierten Frameworks. Dieses Framework ist verantwortlich für den Datenaustausch zwischen Mini- oder Kleinanwendungen (Apps) und datenbankbasierter Software (ERP-System) und findet Anwendungen in Montageprozessen und der dazugehörigen Logistik. Der Beitrag zeigt Möglichkeiten, wie an manuellen Montagearbeitsplätzen die Daten aus dem ERP-System über das Framework direkt mit den digitalen Etiketten (Electronic Shelf Label - ESL) verknüpft und visualisiert werden können. Ein Beispiel ist die Applikation der Auftragsbegleitkarte aus dem ERP-System, um damit die Prozessschritte auf den Electronic Shelf Labels am Montagearbeitsplatz automatisiert anzuzeigen.
Ökologischer Wandel und Transformation: Neue Herausforderungen für die Hochschulkommunikation
(2021)
Die fortschreitende Digitalisierung, neue Wettbewerbssituationen und die Transformation zu nachhaltigen Organisationen stellen neue Herausforderungen für sämtliche Organisationsformen dar.
Dieser, sich stetig wandelnde Zustand ist längst Alltag für Unternehmen, die ihre Kommunikation mit integrierten Konzepten darauf angepasst haben.
Hochschulen dagegen fehlt es an einem integrierten Kommunikationskonzept, das der neuen Situation gerecht wird und dabei hilft, sich im zunehmenden Wettbewerbsumfeld nachhaltig zu platzieren. Der Beitrag diskutiert daher zunächst den Status quo der Hochschulkommunikation und untersucht, inwiefern Anknüpfungspunkte und Elemente zur Einführung eines integrierten Kommunikationskonzepts vorliegen. Die Untersuchung erfolgt durch eine Befragung der Verantwortlichen für Hochschulkommunikation mit dem Ziel,
Anknüpfungspunkte zu diskutieren, wie und mit welchem Konzept sich Hochschulen kommunikativ auf die stetig wachsenden Herausforderungen und die Transformation des Umfeldes einstellen können.
Um den ökologischen Wandel zu ermöglichen, ist eine Energie- und Ressourcenwende nötig. Der bürgerschaftliche Protest gegen den Bau von erneuerbaren Energieumwandlungsanlagen sowie heimische Rohstoffgewinnung hat allerdings zugenommen. Teile der Bevölkerung sind sowohl mit neuen Vorhaben per se, als auch den Informations- und Beteiligungsmöglichkeiten unzufrieden. Unternehmen können auf Basis von StakeholderInnenanalysen sowie angepassten Kommunikationsmaßnahmen die projektbezogene Akzeptanz erhöhen. Die Befragung sächsischer UnternehmensvertreterInnen zeigt jedoch, dass die UnternehmerInnen sich der Vielzahl der StakeholderInnengruppen nicht bewusst sind und sie das Akzeptanzniveau der sächsischen Bevölkerung besser einschätzen, als es in Wirklichkeit ist. Zudem fehlen Unternehmen personelle und finanzielle Ressourcen für Analysen und die Umsetzung akzeptanzsteigernder Maßnahmen
Suffizientes Wohnen erfordert eine Architektur-,
Gebäude- und Freiraumplanung, bei der die Befriedigung der individuellen Wohnbedürfnisse unter Einhaltung lokaler und globaler ökologischer Belastungsgrenzen im Mittelpunkt steht. Schlüsselelemente bilden hierbei die absolute Produktion der Wohnfläche pro Kopf, die bedürfnisorientierte Anpassungsfähigkeit der Wohn- und Nutzflächen sowie weiterer energie- und ressourcenverbrauchsrelevanter Eigenschaften des Gebäudes, die Bereitstellung multifunktionaler Flächen und Räume für suffiziente Alltagspraktiken und der Einbezug von Freiflächen mit Nutz- und Aufenthaltsqualität. Darüber hinaus sind Standort, Eigentumsverhältnisse und Organisation der Objekte wichtige Randbedingungen für die Umsetzung von Suffizienz. Zugleich bedarf es der Vermittlung kultureller Praktiken für einen sachgerechten, wertschätzenden und maßvollen Umgang mit Ressourcen, Infrastrukturen und der Umwelt. Diese Aspekte werden anhand eines Bauprojektes vorgestellt, welches das ifeu wissenschaftlich begleitet.
Das Projekt „Flächennutzung optimieren – Neubaudruck mindern (OptiWohn)“ untersucht kommunale Handlungsmöglichkeiten, um in wachsenden Städten dem Wohnraumbedarf nicht (nur) mit Neubau, sondern vor allem im Bestand zu begegnen. Denn auch in den beteiligten Projektstädten Göttingen, Köln und Tübingen finden sich leerstehende oder mindergenutzte Gebäude und Wohnungen. Im Rahmen einer Online-Umfrage haben rund 2.500 Teilnehmende auf Fragen zu ihrer Wohnsituation und der wahrgenommenen Wohnqualität geantwortet. Trotz recht überwiegender Zufriedenheit zeigt die Auswertung eine weit verbreitete Bereitschaft auf Seiten der Wohnenden, weniger Wohnraum in Anspruch zu nehmen. Der Beitrag stellt ausgewählte Ergebnisse und mögliche Handlungsoptionen vor, um das Potenzial einer optimierten Wohnflächennutzung zu erschließen.
Das Themenfeld Bauen trägt wesentlich zum Klimawandel bei. Bisher wird versucht, mit Effizienz- und Konsistenzmaßnahmen in Erstellung und Betrieb gegen eine weitere Aufheizung zu wirken. Die Nachhaltigkeitsstrategie der Suffizienz wird bisher kaum verfolgt, ein vor kurzem begonnenes Fallbeispiel zur Erhöhung von Wohnflächeneffizienz wird nachfolgend dargelegt.
Automatisierte und vernetzte Fahrfunktionen sind bei vielen Herstellern / OEMs bereits verbaut.
Dabei ändert sich der Charakter dieser Funktionen von der reinen Anzeige über unterstützende Eingriffe hin zur automatisierten Bewältigung von Fahraufgaben. Wir zeigen wie diese Fahraufgaben durch die Vernetzung der Fahrzeuge mit der Infrastruktur, aber auch mit anderen Verkehrsteilnehmern zur Steigerung der Effizienz und Verkehrssicherheit beitragen kann. Dafür werden bestehende und in der Entwicklung befindliche Nachrichtentypen untersucht und deren Beiträge zur Mobilität der Zukunft herausgearbeitet. Abschließend werden die Testkorridore
in verschiedenen sächsischen Städten betrachtet, die speziellen Arbeitsinhalte dargestellt und ein Ausblick auf weitere Entwicklungen und den Betrieb solcher Testfelder am Beispiel Sachsen vorgenommen.
Der Technologiesprung zum autonomen Fahren steht kurz bevor – und damit auch die Umsetzung im öffentlichen Straßenverkehr. Was technisch bereits in greifbare Nähe gerückt ist, stellt juristisch aber eine große Herausforderung dar. Wie soll autonomes Fahren reglementiert werden? Haftungs- und Strafbarkeitsfragen müssen vollkommen neu gedacht werden – und sind vermutlich nicht rechtssicher lösbar. Gleichzeitig gerät der deutsche Gesetzgeber unter internationalen Umsetzungsdruck.
Mit diesem Beitrag wollen wir Ihnen einen Einblick zum gezielten Einsatz der Blockchain-Technologie für Mobilitätsanwendungen geben.
Im Fokus steht dabei die Entwicklung der digitalen Identität für verschiedene Mobilitätsträger. Dabei werden heutige und zukünftige Anforderungen aufgezeigt und aktuelle Entwicklungen betrachtet. Mit der dezentralen Blockchain-Technologie soll beispielsweise ein Fahrzeug in der Lage sein, seine digitale Identität selbst zu verwalten, ohne von einem zentralen Identitätsdienstleister abhängig zu sein. Am Beispiel einer dezentralen Plattform für Sharing Mobility im ländlichen Raum wird die Bedeutung digitaler Identitäten für Mobilitätsträger erforscht und ein Ausblick auf zukünftig in der Geschäftswelt autonom handelnde Fahrzeuge gegeben. Es wird praxisnah gezeigt, wie die Blockchain-Technologie helfen kann, die Anforderungen an eine digitale Identität für Mobilitätsträger zu erfüllen und wie diese in einem nachhaltigen Geschäftsmodell Anwendung finden kann
In ländlichen Räumen bestehen große sowie wachsende Herausforderungen bei der Versorgung mit öffentlichen Verkehrsangeboten. Zugleich besitzt ländliche Mobilität große Potenziale in allen drei Nachhaltigkeitsdimensionen. Im Projekt „Smarte Mobilitätsketten im ländlichen Raum“ entwickelt ein interdisziplinäres Team aus Wissenschafts- und Praxispartnern bis Ende 2021 komplementäre Lösungen für den ÖPNV im Erzgebirge auf Basis vernetzter, multimodaler Angebote. Die Betrachtung reicht über neue Service-, Wege- und Wertschöpfungsketten bis hin zur Bewertung der Umsetzbarkeit und Vorteilhaftigkeit. Im Beitrag werden das Projektdesign, der angewendete Methodenmix und die Schnittstellen zwischen Gesellschaft/Nutzern, Technologie, Markt sowie Recht aufgezeigt und erste Zwischenergebnisse zu identifizierten Innovationsbarrieren, Verbesserungsmöglichkeiten sowie zu neuen Denkansätzen und Modulbausteinen für ländliche Mobilität präsentiert.
AnthroWorks3D: Digitalisierung von Skelettfundstücken und die virtuell osteologische Untersuchung
(2021)
In der Anthropologie werden körperliche Überreste von Menschen historischer und rezenter Zeiträume mit dem Ziel der Aufdeckung ihrer Lebensumstände untersucht. Das Projekt AnthroWorks3D der Hochschule Mittweida verbindet Methoden der Videospielentwicklung und Osteologie, um das Knochenmaterial schonend und hoch-auflösend durch eine 3D-Scanpipeline zu digitalisieren und virtuell, ortsunabhängig und parallel zu vermessen mit dem Ziel, den Verschleiß am Knochenmaterial zu minimieren und die Fundstücke möglichst vielen Forschen-den zugänglich zu machen. Die virtuelle Vermessung wurde in einem ersten Test in Zusammenarbeit der Abtei-lung für historische Anthropologie und Humanökologie des Johann-Friedrich-Blumenbach-Instituts für Zoologie und Anthropologie der Universität Göttingen evaluiert. Dabei schätzen über die Hälfte der befragten Anthropo-logen den Prototypen als Alternative zur physischen Untersuchung ein, besonders in Anwendungsfeldern, in denen das Knochenmaterial nur schwer zugänglich ist.
Ende Dezember 2019 infizierte sich in der chinesischen Stadt Wuhan vermutlich zum ersten Mal ein Mensch mit dem SARS-CoV-2 Virus. Um möglichst schnell nach einer Infektion reagieren zu können sind schnelle Diagnosemöglichkeiten von größter Bedeutung, um frühzeitig medizinische Maßnahmen ergreifen zu können. Zu diesem Zweck wird ein Bildverarbeitungsalgorithmus vorgestellt, der anhand von Röntgen-Thorax-Aufnahmen ermitteln kann, ob eine Virusinfektion oder eine bakterielle Infektion der Lunge vorliegt. Dieser soll vor allem zu einer schnelleren Diagnose von SARS-CoV-2 Virus-Infektionen in medizinisch unterversorgten Gebieten beitragen.
Die ambitionierten Klimaziele, sowohl in Europa als auch weltweit, erfordern ein Umdecken der aktuellen Mobilitätskonzepte.
Das EMOTION Projekt stellt einen möglichen Lösungsansatz vor, der die Lücke zwischen elektrischen Mopeds und Motorrädern durch klimafreundliche und kostenattraktive Fahrzeugkonzepte schließen und gleichzeitig die Akzeptanz für E-Fahrzeuge durch innovative HMI Ansätze steigern soll. Dabei kommen effiziente Plattform- und Leichtbaustrategien zum Einsatz, um sowohl die Fahrzeugstruktur als auch den Antriebsstrang gleichsam effizient wie kostengünstig zu gestalten. In einer Pilotphase werden zwei im Projekt aufgebaute Fahrzeuge im Realbetrieb getestet und sowohl die Fahrzeugplattform, als auch das neuartige HMI Konzept validiert.
Auf dem Weg zur weiteren Digitalisierung der Produktionsprozesse hilft die gezielte Adaption von Digitalisierungstechniken aus anderen Branchen und dem Consumer-Bereich. Im Fertigungsbereich stehen die Unternehmen vor der Herausforderung, bisher auf Papier geführte Daten und Dokumente in elektronischer Weise darzustellen.
Hierfür bieten Electronic Shelf Label (ESL) eine sinnvolle Ergänzung zu klassischen Displays. Diese elektronischen Etiketten, auch als „ePaper“ bekannt, eignen sich insbesondere für die dynamische Anzeige von Daten mit niedriger Änderungsfrequenz. Auch bei hellem Tageslicht sind sie ohne Stromverbrauch sehr gut lesbar. Sie benötigen keine eigene Rechenleistung und erfordern Strom nur während der funkgestützten Übertragung neuer Datensätze.
Im Beitrag werden industrielle Anwendungsszenarien für ESL zur Unterstützung der Logistik und der manuellen Montage gezeigt. Ausgehend von Applikationen zur Beschriftung von Lagersystemen und Behältern in der Materialbereitstellung,
wird der Einsatz als digitale Auftragsbegleitkarte behandelt. Des Weiteren werden Anwendungen in der Montage sowie der Arbeitsplatz- und Maschinenbeschriftung beschrieben. Der Einsatz der ESL ist sowohl in der auftragsbezogenen Kleinserienfertigung als auch bei variantenreicher Großserienfertigung nützlich
Servopressen erlauben die Beeinflussung der Antriebskinematik im Werkstückkontakt. Zu berücksichtigen sind dabei die Genauigkeitseigenschaften, welche maßgebend durch Spiele der im Kraftfluss liegenden Komponenten
beeinflusst werden und sich daher auf die Kinetik des Stößels auswirken.
In dem statisch überbestimmten System entstehen durch Verkippung des Stößels sowie Fertigungs- und Montageungenauigkeiten der Führungen hohe Verspannungen. Folglich werden Teile der Antriebskräfte über zusätzliche Lastpfade in das Maschinengestell abgeleitet. Die Verspannungen führen zu erhöhten Kräften, welche von den Antrieben zusätzlich aufzubringen sind. In dieser Arbeit werden die Auswirkungen des Führungsspiels bei unterschiedlichen Lastfällen auf die resultierenden Leistungsverluste am Beispiel einer servoexzentrischen Presse untersucht. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen Ansätze liefern, um einen sicheren Prozess zu gewährleisten sowie die energetischen Verluste zu beschreiben und zu minimieren.
Der Einsatz von Automatisierungstechnik zur Produktion
von Einzelstücken ist in kleinen und mittleren Unternehmen derzeit häufig nicht wirtschaftlich. Gründe hierfür sind einerseits die hohen Investitionskosten und zusätzlich die notwendigen Umrüst- sowie Adaptionsvorgänge, welche in der Regel manuell vorgenommen werden müssen. Dagegen steht der aktuelle Fachkräftemangel, welcher eine effiziente Nutzung der vorhandenen Personalressourcen erforderlich macht. Durch einen Part-to-Tool-Ansatz wird im vorliegenden Beitrag ein Ansatz aufgezeigt, um die maschinelle Produktion von Einzelteilen für kleine Unternehmen im Holzbau praktikabel zu machen. Dabei wird ein 6-Achs-Knickarm-Roboter so ausgerüstet, dass dieser alle Produktionsschritte ausführen und gleichzeitig das Bauteilhandling zum Be- und Entladen übernehmen kann. Durch die Verbindung zu einer übergeordneten Steuerungsebene und der Anbindung an eine Mensch-Maschine-Schnittstelle können ungelernte Mitarbeiter Einzelteile konfigurieren und automatisiert fertigen lassen.
Förderer mit Kunststoffketten gehören aufgrund der spezifischen Ketteneigenschaften, wie schmierungsfreier/ sauberer Betrieb, geringe Kettenmasse oder effiziente Fertigung, zu den wichtigsten intralogistischen Transportsystemen in Produktions- und Distributionseinrichtungen. Während diese Systeme in der Vergangenheit primär nach rein mechanischen und tribologischen Gesichtspunkten gestaltet wurden, erweitern sich die Entwicklungsschwerpunkte heute zunehmend auf eine Verbesserung der Ressourcen- und Umwelteffizienz bei der Herstellung, im Betrieb sowie bei der Gestaltung der End-of-Life Phase der Anlagen. Der Beitrag zeigt aktuelle Entwicklungstendenzen zur Verminderung des ökologischen Fußabdrucks von Kunststoffkettenförderern, aber auch damit verbundene Herausforderungen.
Der Einsatz von neuen Informationstechnologien führt zu einer signifikanten Veränderung der individuellen Arbeitsorganisation der Arbeitspersonen auf dem Shopfloor eines Unternehmens. Durch den Einsatz von mobilen Assistenzsystemen werden neue Möglichkeiten geschaffen, Aufgaben an die Mitarbeiter situationsbezogen zu delegieren und Bearbeitungsstände zu überwachen. Trotz einer verstärkt algorithmenbasierten Planung der Arbeit, bestehen im Rahmen einer Werkstattorganisation weiterhin vielfältige Freiheitsgrade hinsichtlich der Ausgestaltung der individuellen Arbeitsorganisation. Eine Beobachtung von realen Arbeitsabläufen führte daher zu der Entwicklung eines Bayesschen Netz zur Beschreibung des Verhaltens einer Arbeitsperson in Abhängigkeit der bereitgestellten Informationen. Das entwickelte Netz berechnet hierbei die Wahrscheinlichkeit, dass eine Arbeitsperson aus einem Aufgabenpool eine Aufgabe auswählt und eine spezifische Handlung ausführt. Für das Bayessche Netz wird ein aktororientiertes Simulationsmodell zur Beschreibung einer individuellen Arbeitsorganisation einführend vorgestellt.
In diesem Beitrag werden Möglichkeiten der Kraft-/ Momentregelung an Leichtbaurobotern aufgezeigt.
Für die Versuche werden zwei Roboter verwendet, einer ist mit einem internen Kraft-/ Momentsensor ausgestattet, bei dem anderen Roboter werden die Motorströme der Antriebe zur Ermittlung der Kontaktkräfte und -momente benutzt.
Bei den meisten kommerziellen Systemen ist es schwierig, Kraftregelalgorithmen zu implementieren. Häufig sind die Programmierfunktionalitäten sehr eingeschränkt. Bei den hier verwendeten Systemen sind Algorithmen zur Kraftregelung vorprogrammiert. Diese sollen getestet und bewertet werden. Dazu soll der Roboter zunächst den Kontakt zu einer Oberfläche herstellen. Danach wird die Kontaktkraft sprungförmig geändert. Zudem soll eine komplexe Aufgabe zur Kraftregelung implementiert werden.
Mit einer qualitativen Studie in Form von 36 leitfadengestützten Experteninterviews soll ein entwickeltes Erklärungsmodell ergänzt werden, welches die relevanten Einflussfaktoren auf das Nutzungsverhalten von Crowdsourcing in kleinen und mittelständischen Unternehmen identifizieren soll. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf den Antezedenzien, welche die Einstellung zur Nutzung von Crowdsourcing beeinflussen. Die Interviews wurden transkribiert und eine Inhaltsanalyse mithilfe der Analyse-Software MAXQDA durchgeführt.
Auf der Grundlage der Ergebnisse dieser Studie kann das Erklärungsmodell um die ermittelten nutzungsfördernden und -hemmenden Gründe konkretisiert werden. Aus praktischer Sicht liefern die Erkenntnisse über die Determinanten der Einstellung und Intention zum Crowdsourcing wichtige Anknüpfungspunkte für die Ableitung von Implikationen für den Einsatz von Crowdsourcing in Unternehmen, welches auch zur nachhaltigen Produktentwicklung genutzt werden kann.
In diesem Beitrag wird die Sprachsteuerung eines Leichtbauroboters vorgestellt. Im Alltag findet man viele Beispiele zur Sprachsteuerung. Darum sollte dieser Ansatz auch in der industriellen Automatisierung etabliert werden,
wie z.B. in der Robotik. Leichtbauroboter eignen sich aufgrund ihrer intuitiven Programmierung sehr gut für solche Aufgaben. Zudem enthalten sie üblicherweise Sicherheitsfunktionen in Form von Geschwindigkeitsoder
Kraftbeschränkungen was sie auch in Kombination mit der Spracherkennung sicherer macht.
Für die Implementierung der Roboter-Sprachsteuerung musste eine geeignete Spracherkennungssoftware ausgewählt werden. Hierfür wurden verschiedene Systeme verglichen. Bei der Sprachsteuerung des Roboters wurde zwischen dem Teach-In mit Sprachbefehlen und der Bewegungssteuerung mittels Sprache unterschieden. Beide Konzepte wurden an einem Demonstrator umgesetzt und die Algorithmen in Versuchen verifiziert. Anschließend wurden das Teach-In mit Sprachbefehlen mit dem per Handbediengerät in Bezug auf die Arbeitszeit verglichen.
Darstellung über das Zusammenspiel von Entwicklung und Prozess im Projekt. Was muss beachtet werden, um Produkte von Projektstart an herstellbar und montagegerecht zu gestalten, um Kosten und Prozesszeiten zu reduzieren sowie Probleme in der späteren Montage zu vermeiden? Welche Voraussetzungen werden hierfür benötigt und welche Hilfsmittel helfen bei der Entscheidungsfindung?
Eine der großen Herausforderungen in der Industrie 4.0 ist die anforderungsgerechte Integration des Menschen. Es wird auch weiterhin Aufgaben in der Produktion geben, die seine hohe Flexibilität und manuelle Geschicklichkeit erfordern. Dabei kommen zunehmend neuartige technische Assistenzsysteme zum Einsatz, wie z.B. kollaborierende Roboter und Exoskelette. Diese sollen den Menschen im Fertigungsprozess optimal unterstützen. Dazu müssen sie möglichst ergonomisch gestaltet werden, um eine effiziente Mensch-Maschine-Interaktion sicherzustellen. Die menschengerechte Arbeitsgestaltung ist somit weiterhin von großer Bedeutsamkeit, auch wenn sich die Rolle des Menschen im Rahmen von Industrie 4.0 und der voranschreitenden Digitalisierung in der Fertigung verändert. Anhand von drei Beispielen wird aufgezeigt, wie dieses mit Hilfe von digitalen Menschmodellen und 3D-Simulation gelingen kann.
Augmented Reality bietet Chancen zur lernwirksamen Nutzung in Lernprozessen der dualen Ausbildung. Die Virtualisierung von simulierten Fehlerfolgen aus Handlungsfehlern erweitert betriebliche Arbeitsprozesse der Kunststofftechnik um eine augmentierte Dimension. Üblicherweise durch Ausbildungspersonal verhinderte Fehlerkonsequenzen lassen sich damit in Lernprozessen nutzen. Der Beitrag zeigt, wie Zielkonflikte didaktischer Leitideen z.B. der Nachhaltigkeit auf Grundlage von Arbeitsanalysen einer Füllstudie beim Spritzgießen für die Ableitung von Zielstellungen und Gestaltung eines betrieblichen Ausbildungsprozesses genutzt werden.
Beispielhaft werden die Zielkonflikte anhand der Kühlzeit im Produktionsprozess beschrieben. Darauf aufbauend wird eine konkrete Zielstellung des Lernprozesses diskutiert. Das didaktische Konzept eignet sich sehr gut zur Förderung reflektierte Handlungskompetenz. Es eignet sich zur Fehlerdarstellung in Augmented Reality in betrieblichen Lernprozessen. Ein Transfer auf andere technische Ausbildungsbereiche mit deren Zielkonflikten ist möglich.
Für Prozessstabilität und Optimierung industrieller automatisierter Produktionsabläufe hat die Hiersemann Prozessautomation das System CEMODAS® - Central Modular Data System - entwickelt und industriell in mehreren Anwendungen im Einsatz. Dieses System umfasst in der Grundversion Module zur Betriebs- (BDE) und Qualitätsdatenerfassung (QDE) inkl. Auswertung dieser Daten. Durch die Integration von Schnittstellen zu verschiedenen Automationssystemen ermöglicht das System Datenauswertungen, wie NEE und OEE, von gesamten Produktionslinien und Werken. Weiterhin ist der Instandhaltungsassistent als sog. Helpdesk entwickelt worden, der Warn- und Fehlerinformationen für Instandhaltungszwecke erfasst. Die Informationen werden aktiv an Devices, wie PC, Laptop, Mobile Phone oder Watches, übertragen und beinhalten zudem ein Ticket-System.
Aktuell wird an der Integration von Methoden der künstlichen Intelligenz KI in das System gearbeitet.
Die manuelle Montage variantenreicher Erzeugnisse verlangt von einem Montagebeschäftigten, dass er sich mit jedem Auftragswechsel auf die veränderten Anforderungen einstellt. Je mehr unterschiedliche Erzeugnisse von einem Beschäftigten zu montieren sind, desto mehr Informationen sind vom Beschäftigten aufzunehmen und zu verarbeiten. Mit steigender Komplexität der Montageaufgabe helfen Montageanleitungen dabei, dass die Tätigkeitsausführung effektiv und effizient erfolgen kann und gleichzeitig eine Überbeanspruchung des Beschäftigten vermieden wird. In diesem Beitrag werden daher wichtige Hinweise zur Gestaltung von Montageanleitungen vorgestellt.
Mit Hilfe von Schädelimplantaten werden in der sogenannten Kranioplastik Fehlbildungen sowie durch Trauma oder Krankheit entstandene Schädeldefekte behandelt. Die derzeitige Entwicklung des Implantats basiert oftmals auf Spiegelung der unbeschädigten Schädelhälfte, was durch die Patienten im Nachhinein als negativ betrachtet wird. Andere Schädelimplantate werden gar erst im OP angepasst. Mittels eines patientenspezifisch, additiv hergestellten Implantats, basierend auf den umliegenden Schädelkrümmungen sollen diese Defizite beseitigt werden. Des Weiteren ist die Implantatentwicklung gegenwärtiger Systeme zu langwierig. Mittels einer Cloud-basierten Prozesskette soll die Abstimmung zwischen Konstrukteur, Fertiger und Chirurg verbessert sowie die Entwicklungszeit deutlich verkürzt werden.
Die Zustandsüberwachung (Condition Monitoring) und die vorausschauende Wartung (Predicted Maintenance) gelten als Schlüsselinnovationen der Industrie 4.0. Im Zuge dessen arbeiten Forscher der Professur Intelligente
Maschinensysteme an einem Kunststoffgleitlager, welches eine integrierte Sensorik besitzt, die dem Anwender die Überwachung von Betriebsdaten ermöglichen soll. Die aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff hergestellte Sensorik trägt dazu bei, dass in Echtzeit sowohl eine Aussage zur Lagertemperatur als auch zum Verschleißgrad des Lagers getroffen werden kann.
Damit lassen sich Wartungsintervalle besser planen und ein
prophylaktischer Austausch von noch gebrauchsfähigen Lagern kann vermieden und damit Kosten gesenkt werden. Dafür sind umfangreiche numerische Untersuchungen zum mechanischen, thermischen und elektrischen Verhalten des Gleitlagers durchgeführt worden. Außerdem sind die Auswerteelektronik und Werkstoffe entsprechend den Anforderungen der Sensorik entwickelt bzw. ausgewählt worden.
Um die Produktion bestmöglich auszulasten, sowie schnell und termintreu zu produzieren, muss die Produktionsplanung und -steuerung anstehende Arbeitsgänge zu Losen zusammenzufassen, wodurch sie die Anzahl der benötigten Rüstvorgänge und somit auch die kumulierte Rüstzeit reduziert. Während für zentral geplante und gesteuerte Produktionen bereits viele Heuristiken zur Losbildung existieren, gibt es für dezentral geplante und gesteuerte Produktionen noch keine zufriedenstellende Lösung zur Losbildung.
Wir stellen ein neues Verfahren zur dynamischen Losbildung für eine dezentral geplante und gesteuerte Produktion vor, dass unter Berücksichtigung der Durchlaufterminierung und des Kapazitätsangebotes Arbeitsgänge mit gleichem Rüstbedarf dynamisch zu Losen zusammenfasst. Das Verfahren ergänzt unsere sich selbst organisierenden Produktion um die Losbildung und zeigt in Simulationen seine Überlegenheit gegenüber gängigen Verfahren.
Im Produktlebenszyklusmanagement (PLM) spielt die Möglichkeit der breiten Abbildung von Daten über diverse Systeme, welche ähnliche softwaretechnische Funktionen und Inhalte abdecken, eine große Rolle. Zwischen den Systemen für die Materialmodellierung und -visualisierung, die einen Beitrag zur Erstellung digitaler Zwillinge leisten, ergeben sich große Differenzen in der Ausführung der Modelle bei ähnlichen Kategorien (Plastizität, Schäden, Temperatur etc.). Angefangen mit der unterschiedlichen Interpretation von allgemeinen Materialmodell-Ansätzen bis hin zur Bezeichnung und Definition von notwendigen Parametern, gilt es, eine Übertragbarkeit und Kompatibilität der spezifischen Modelle systemübergreifend zu ermöglichen. Dieser Beitrag verdeutlicht eine Methodik zur Erstellung und Entwicklung von Material-Mastermodellen, welche die benötigten physikalischen Eigenschaften, Korrekturparameter und Konstanten zur Abbildung diverser Materialmodelle unterschiedlicher Systeme abbilden.
Auf Basis herkömmlicher (bspw. Zugversuch) und fortschrittlicher (bspw. DIC) Werkstoffprüfungen, sowie Werkstoffdatenbanken wird dafür ein Datengerüst erstellt. Der konzipierte digitale Material-Zwilling ist in Hinblick auf unterschiedliche Anwendungen im PLM nutzbar.
Smart Devices versprechen die ständige Erhebung und Kopplung von Daten mit vielfältigen Sensoren.
Mit Geräten der Gruppe für „Vital- und Ambiente-Monitoring“ lassen sich formal große Teile der Arbeitsanalytik abdecken. Auf Grund ihrer Mobilität, der Möglichkeit Daten aus verschiedenen Quellen zusammenzuführen und für
Auswertungen über eigene Rechenkapazität und individualisierte Anzeigemöglichkeiten zu verfügen, erscheinen „Smart Devices“ als ideale Ergänzung für die Analyseaufgaben für arbeitsmedizinische oder arbeitshygienische Aufgabenstellungen. Der Beitrag stellt die Ergebnisse einer entsprechenden Studie vor. Es wurden Geräteklassifikationen erarbeitet, welche die Anwendungen für verschiedene Einsatzszenarien unterstützen. Als klassische Kriterien werden die Einordnung in Abhängigkeit des Mobilitätsgrades oder die verbaute Sensortechnologie und deren Messbereich betrachtet
Durch die steigende Leistungsfähigkeit von Prozessoren und Datenübertragungstechniken hat die Entwicklung und Anwendung von künstlicher Intelligenz, exemplarisch das maschinelle Lernen (engl. Machine Learning – ML) und die Methode des Deep Learning, in den letzten Jahren stark an Bedeutung gewonnen. Hierbei stellt sich die Frage, wie diese Technologien in einem weiteren zukunftsträchtigen Entwicklungsfeld, zum Beispiel bei der Entwicklung moderner Mobilitätskonzepte und hochautomatisierter/autonomer Fahrzeuge, eingesetzt werden können. Potentielle Möglichkeiten der Anwendung von AI im Entwicklungsprozess eines hochautomatisierten Fahrzeugs werden vorgestellt, aber auch die entscheidenden Herausforderungen diskutiert. Darüber hinaus wird der Unterschied zwischen verschiedenen Ansätzen ausgeführt. Dazu werden sowohl Randbedingungen als auch Herausforderungen mit Hilfe eines einfachen Beispiels aus dem täglichen Verkehrsgeschehen veranschaulicht.
Additive Fertigung, auch generische Fertigung oder 3D-Druck, ist eine der Schlüsseltechnologien der nächsten Jahre bzw. Jahrzehnte. Sie findet dort Anwendung, wo konventionelle Fertigungstechnologien an ihre Grenzen stoßen, wo nur kleine Stückzahlen oder kostenintensive Materialien benötigt werden. Diesem Thema widmet sich auch die Hochschule Mittweida seit vielen Jahren in Lehre und Forschung. Einen kurzen Überblick über die erzielten Forschungsergebnisse in den Bereichen Lasermikrosintern, Selective Laser (Micro) Melting, (Hochrate) Micro Cladding, Laserauftragschweißen, FDM-Druck (leitfähiger) Strukturen auf Textilien und Entwicklung eines Hochgeschwindigkeits-Rotationsdruckverfahrens soll dieser Beitrag geben.
Mittels einer entwickelten virtuellen Lernumgebung inklusive integrierten Trainingsszenarien kann methodisches Wissen zur Steigerung der Bediensicherheit von Fertigungsanlagen anschaulich vermittelt werden. Dabei
stehen vor allem die typischen Bedienhandlungen zum Betreiben oder Rüsten einer Werkzeugmaschine, wie das Betätigen von Tasten und Drehschaltern an Bedienpulten oder Arbeitsstationen im Vordergrund. Als Hardware zur Darstellung der virtuellen Szene kommt für ein voll-immersives VR-Erlebnis ein Head Mounted Display (HMD) mit zwei handgehaltenen Controllern (Eingabegeräte mit Tracking) zum Einsatz.
In der erstellten Lernumgebung „Trainingsfabrik 4.0“, welche auch als reale Trainingsfabrik 4.0 an der Fakultät Ingenieurwissenschaften der Hochschule Mittweida existiert, konnten IngenieurInnen und Studierende die Lernumgebung mit den integrierten Bedienhandlungen testen. Deutlich wurde dabei, dass Vorkenntnisse vor allem im Hardware-Umgang begünstigende Voraussetzung sind, um das eigentliche Trainingsziel „Erlernen von Bedienhandlungen“ erreichen zu können. Viele Testpersonen arbeiteten mit den Controllern in der virtuellen Szene zunächst nicht zielführend oder gar intuitiv. Das Navigieren in der Umgebung aber auch das Ausführen der Bedienhandlungen (Steuerung) wurden dadurch stark behindert, was den gewünschten Lernerfolg sowie die Akzeptanz der Technik und der Herangehensweise klar minderte. Daraus leitet sich die Notwendigkeit ab, den Lernenden zunächst den Umgang mit der HMD-Technologie sowie die Interaktion mit der VR-Softwareumgebung in einem virtuellen Übungsszenario gezielt zu veranschaulichen. Dafür wurde ein standardisiertes 2-Phasenkonzept erstellt.
Deichbauwerke sind bedingt durch Auswirkungen des Klimawandels erhöhten Anforderungen hinsichtlich ihrer Standfestigkeit ausgesetzt. Beispielsweise können lange niederschlagsfreie Phasen zu irreversiblen Rissbildungen
führen und von zunehmend volatilen Starkregenereignissen flankiert werden.
Preiswert herzustellende Sensoren, eingebettet in repräsentativen Bereichen des Deiches, ermöglichen die Online-Überwachung von Durchfeuchtungszuständen. Als Elektrodenmaterialien kommen Karbonfasermatten in spezieller Konfektionierung zum Einsatz, die für den Praxiseinsatz bei der Sanierung oder den Neuaufbau von Deichen geeignet sind. Die Entwicklung der Messtechnik am KSI Meinsberg wird von Untersuchungen begleitet, bei der die Sensoren in Experimenten an einem Versuchsdeich an der TU Dresden mit vorgegebenen Einstauszenarien getestet werden. Die Ergebnisse zeigen, dass impedimetrische Sensoren den Wassergehalt von Deichbaumaterialien realistisch abbilden können.
Ziel dieser Untersuchungen war die Erforschung und Entwicklung einer neuartigen opto-akustischen Messtechnologie für eine mobile, berührungslose, zerstörungsfreie Bestimmungsmethode des strukturellen Zustands von Asphaltfahrbahnen, speziell der dafür notwendigen laserinduzierten Signalerzeugung. Diese Messtechnologie basiert auf der Impulseinkopplung hochenergetischer Laserpulse, die in die Fahrbahnoberfläche eingetragen werden und auf der Auswertung der Ausbreitungs- und Reflexionsmuster der so generierten Körperschallwellen.
Hierfür wurden Versuche zur Bestimmung der generellen Einflussparameter hinsichtlich der laserinduzierten Signalgenerierung vorgenommen. Ziel war die Generierung von Schockwellensignalen mit Frequenzen von 1 Hz bis 20 kHz mit ausreichender Signalstärke & -reichweite für die Anwendung einer MASW-Vermessungsmethode (MASW – „Multichannel Analysis of Surface Waves), welche für die anschließende Signalzuordnung in einem horizontal geschichteten Medium (Asphaltfahrbahn, notwendig ist.