Entwicklung und Optimierung von Produktionsanlagen und Fertigungsverfahren sowie die Analyse und Qualifikation von Werkstoffen sind hier wesentliche Aspekte. Übergeordnet sind durch entsprechende Verfahren und -methoden die Qualitätsanforderungen sicher zu stellen. Diese Aspekte bilden die Basis für die diversen Forschungsaktivitäten in diesem Fachgebiet.
Ansprechpartner:
Institut für Fertiguntstechnik und Werkstoffprüfung
Aktuelle Projekte
Physiologisch adaptierte Entwicklungsstrategien für innovative Dentalimplantate (PhInoDent)
Projektleiter: Prof. Andreas Häger, Co-Leitung: Prof. Thomas Engleder und Prof. Robert Schneider
Projektlaufzeit: 01.10.2023 – 30.09.2027
Mittelgeber: Bund – BMBF
Programmname: FH-Kooperativ
Projektbeschreibung:
Jährlich werden allein in Deutschland mehr als eine Million Dentalimplantate gesetzt. Wenngleich die Versorgung mit dentalen Implantaten als sichere Therapie gilt, liegt eine realistische Verlustrate innerhalb der ersten 10 Jahre bei ca. 5 %. Implantatverluste ziehen meist einen langen Leidensweg nach sich und verursachen einen hohen individuellen und volkswirtschaftlichen Schaden.
Gesamtziel des Vorhabens ist die Entwicklung innovativer Prüf-, Simulations- und Designkonzepte für sichere Dentalimplantate zur Vermeidung von Komplikationen und Implantatverlust. Dies soll durch einen interdisziplinären Ansatz in einem Team aus Ingenieuren und Medizinern gelingen. Ausgehend von realen, physiologisch Beanspruchungen, medizinisch-wissenschaftlichen Ursachenhypothesen sowie einer objektiven Evaluation bestehender Implantatsysteme werden wissensbasierte Lösungs-ansätze zur Werkstoffauswahl, Designfestlegung und Testung neuartiger Dentalimplantate er-arbeitet. Durch ein numerisches Belastungsmodels mit physiologisch-anatomischen Eingangsgrößen soll den behandelnden Implantologen zudem ein Werkzeug zur patientenspezifischen Auswahl und Anpassung des Zahnersatzes bereitgestellt werden.
Neue Titanlegierungen für reversible Zahnimplantate mit höchster Festigkeit (TiReZa)
Projektleiter: Prof. Andreas Häger, Co-Leitung: Prof. Thomas Engleder
Projektlaufzeit: 01.08.2023 – 31.07.2026
Mittelgeber: Bund – BMBF
Programmname: KMU-innovativ
Projektbeschreibung:
Übergeordnete Ziele des Gesamtvorhabens TiReZa sind die Erforschung der Titanlegierung TNTZ-O und deren Herstellung in einer schmelzmetallurgischen Verfahrensroute sowie die Entwicklung einer neuartigen, reversiblen Zahnersatzlösung mit einem Verbindungselement aus TNTZ-O.
An der THU erfolgt die mechanisch-technologische und tribologische Charakterisierung von TNTZ-O unter Berücksichtigung der Zusammensetzung, Herstellroute und Gefügeausbildung infolge thermomechanischer Behandlungsschritte. Die Superelastizität von TNTZ-O wird in zyklischen Zugversuchen quantifiziert. Das bisher unerforschte Ermüdungsverhalten des Werkstoffs wird in dynamischen Schwingversuchen untersucht, um die Lebensdauer und Zuverlässigkeit des neuartigen Verbindungselements und möglicher weiterer Anwendungen bewerten zu können. Die Erkenntnisse fließen in ein FEM-Materialmodell ein, welches das einzigartige Materialverhalten widerspiegelt und zum Zwecke der digitalen Produktentwicklung eingesetzt werden soll. Die Entwicklungsarbeiten der Unternehmenspartner werden durch die Bewertung von Bearbeitungsergebnissen aus spanender Fertigung sowie im Bereich der Medizinproduktetestung unterstützt.
Entwicklung eines Versuchsstandes mit Heißdrahtzuführung zur Erforschung des optimalen Prozessfensters (AntiAbrasive)
Projektleiter: Prof. Karsten Günther
Projektlaufzeit: 01.09.2021 – 29.02.2024
Mittelgeber: Bund – BMWi
Programmname: ZIM
Projektbeschreibung:
Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines neuen MSG-Auftragsschweißverfahrens für Verschleiß-schutzanwendungen, das – im Vergleich zum konventionellen MSG-Verfahren – die Abschmelz-leistung mehr als verdoppelt (≥ 12 kg/h) und die Aufmischung auf < 5 % reduziert. Die wichtigste Neuerung besteht darin, dass es erstmals mit solch hohen Abschmelzleistungen möglich ist, dünne Bleche (≤ 3 mm) mit einer deutlich höheren Produktqualität zu schweißen. Durch einen hohen Energieeintrag entsteht beim MSG-Verfahren ein starker Verzug, weshalb eine Bearbeitung von solchen dünnen Bauteilen aktuell nur bei geringen Drahtvorschüben möglich ist. Zur Realisierung des Projektziels wird ein externer Heißdraht eingesetzt, um den Energie- und Materialeintrag zu ent-koppeln. Zudem wird auch eine ressourceneffiziente Verarbeitung von Wolframschmelzkarbid ermöglicht. Hierdurch werden die Verschleißeigenschaften bestehender Schichtsysteme verbessert, da höhere WSC-Anteile (≥ 40 %) erzielt werden können. Im Ergebnis ermöglicht hierdurch diese neuartige Prozessstrategie eine Verringerung der Materialkosten und der Prozessdauer um ca. 50 %.
Abgeschlossene Projekte
ZAFH Digitaler Produktlebenszyklus (DiP)
Projektleiter: Prof. Jens Kiefer
Projektlaufzeit: 01.11.2015 – 01.11.2018, verlängert bis 12/2020
Mittelgeber: Land – MWK / EFRE
Programmname: ZAFH
Projektpartner: Hochschule Ulm, Hochschule Ravensburg-Weingarten, Hochschule Reutlingen, Hochschule Albstadt-Sigmaringen, Universität Stuttgart
Projektbeschreibung:
Von der Idee bis zu dem Zeitpunkt, wenn es vom Markt genommen wird, durchläuft ein Produkt verschiedene Stationen. In Forschung und Praxis werden diese Phasen Produktlebenszyklus genannt. Zu erforschen, wie es gelingen kann, diese Abschnitte vollständig digital abzubilden und maschinell auszuführen, ist Ziel des Zentrums für Angewandte Forschung (ZAFH) „Digitaler Produktlebenszyklus (DIP)“. Als Forschungsverbund an den Hochschulen Ulm, Ravensburg-Weingarten, Reutlingen, Albstadt-Sigmaringen und der Universität Stuttgart wurde dieses Projekt eingerichtet. Vom Land Baden-Württemberg wird es mit Fördermitteln von bis zu 1,5 Millionen Euro, die zur Hälfte aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) kommen, unterstützt. Koordiniert wird das ZAFH von der Hochschule Ravensburg-Weingarten.
Das bedeutet, dass alle relevanten produkt-, prozess- und ressourcenbezogenen Aspekte aus den Phasen Produktplanung, Produktentwicklung, Produktionsplanung, Produktion und Nutzung zuzüglich der lebenszyklusbezogenen Kosten- und Energiebilanzen in ein digitales Gesamtmodell integriert werden. Dies soll durch eine innovative Wissensrepräsentation und Wissensverarbeitung mittels graphenbasierten Entwurfssprachen realisiert werden. Dadurch sollen Innovationen beschleunigt und eine höhere Zeit- und Kosteneffizienz erreicht werden.
Die Hochschule Ulm ist für die Forschung im Bereich der Produktionsplanung zuständig. Den Forschungsschwerpunkt bildet die Konzeptphase. Um den frühen Planungsprozess effizienter und schneller durchführen zu können, soll ein modell- und regelbasiertes Konfigurationssystem entwickelt werden, das auch Anforderungen des Qualitätsmanagements und des Lebenszyklusmanagements beinhaltet. Dabei wird ein ganzheitlicher Ansatz verfolgt. Die industrielle Umsetzung wird zunächst beispielhaft anhand dreier Anwendungsfälle – einer PKW Frontklappe, einem Quadrocopter und einem Segway – demonstriert werden.
Ein begleitender Industriekreis, bestehend aus zwölf Unternehmen aus der Region, soll dabei die Ergebnisse fortlaufend evaluieren und den direkten Anwendungsbezug sicherstellen. Ergänzend ist geplant, die Methodik des wissensbasierten digitalen Produktlebenszyklus an den teilnehmenden Hochschulen über gemeinsame Lehr- und Weiterbildungsangebote zu vermitteln.
Weitere Informationen unter: dip.reutlingen-university.de
Spantec-light
Projektleiter: Prof. Dr.-Ing. Michael Kaufeld
Projektlaufzeit: 01.11.2012 - 30.04.2018
Projektbeschreibung:
Im ersten Schritt wird die spanende Bearbeitung von Kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK) umgesetzt. An diesem Beispiel soll eine wissenschaftliche Methodik zur Herstellung der quantitativen Zusammenhänge zwischen Werkzeugeigenschaften – Werkstoffeigenschaften – Zerspanverfahren – Zerspanparameter – Randzonenbeeinflussung – mechanische/physikalische Eigenschaften der Randzone entwickelt und verifiziert werden, die nachfolgend auf andere Leichtbauwerkstoffe übertragen werden kann.
Veröffentlichungen
2022
Brandstätter, Martin; Wöhrle, Andreas; Kaufeld, Michael; Pude, Frank; Nag, Akash; Hloch, Sergej:
The quantitative evaluation of the cutting surface quality levels in abrasive water jet cutting by measurement of the representative striation mark displacement,
in: The Int. Journal of Advanced Manufacturing Technology, Springer Nature, 2022, Seiten 18.
DOI: 10.1007/s00170-022-08853-6
ISBN/ISSN: 1433-3015 (eISSN), 0268-3768 (Print ISSN)
Emara, Mahmoud B.; Youssef, Arsany W.; Mashaly, Maggie; Kiefer, Jens; Shihata, Lamia A.; Azab, Eman:
Digital Twinning for Closed-Loop Control of a Three-Wheeled Omnidirectional Mobile Robot,
in: Procedia CIRP, Vol.107, 2022 - Proceedings of the 55th CIRP Conference on Manufacturing Systems, Lugano, Switzerland, 2022, Science Direct, Elsevier, 2022, Seiten 1245-1250.
DOI: 10.1016/j.procir.2022.05.139
ISSN 2212-8271
Günther, Karsten; Araghi, Saharalsadat; Dambacher, Jörg; Ebert-Spiegel, Michael:
Modellierung des Eigenschaftsprofils WAAM gedruckter Bauteilstrukturen aus hochlegiertem, ferritischem Stahl,
in: DVS-Berichte Band 382 - Tagungsband zur Großen Schweistechnischen Tagung, Deutscher Verband für Schweißtechnik, DVS Verlag, 2022, Seiten 746 - 752 (Beitrag Nr. 7567).
ISBN: 978-3-96144-189-1
Lissek, Fabian; Kaufeld, Michael; Bergmann, Jean Pierre; Hintze, Wolfgang:
Schädigungsfreies Bohren nachgiebiger CFK-Strukturen: Eine Frage des Timings,
in: WB Werkstatt u. Betrieb, Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG, 2022, Seiten 10.
ISSN: 0043-2792
Schmiedt, Michael; Schneider, Robert; Hezler, Christian; Grant, Richard John; Rimkus, Wolfgang; Schlosser, Julian Marc; Jung, Johan; Harrison, David K.:
Repurposing steel press production lines for hot formed high-strength aluminium automotive body components,
in: Advances in Industrial and Manufacturing Engineering, Volume 4, Elsevier, 2022, Seiten 10.
DOI: 10.1016/j.aime.2022.100080
ISSN: 2666-9129
2021
Breckle, Theresa; Kiefer, Jens; Schlüter, Christoph; Groß, Nina:
Multi-Criteria Evaluation Within Concept Planning Phase of Assembly System Design,
in: Proceedings of 8th CIRP Conference of Assembly Technology and Systems 2020. Procedia CIRP 97, ELSEVIER, Elsevier, 2021, Seiten 296-301.
DOI: 10.1016/j.procir.2020.05.241
ISSN: 2212-8271
Breckle, Theresa; Manns, Martin:, Kiefer, Jens:
Assembly System Design Using Interval-Based Customer Demand,
in: Journal of Manufacturing Systems, 60, ELSEVIER, Elsevier, 2021, Seiten 239-251.
DOI: 10.1016/j.jmsy.2021.06.004
ISSN: 0278-6125 / eISSN: 1878-6642
Burkhart, Johannes; Breckle, Theresa; Merk, Matthias; Ramsaier, Matthias; Till, Markus; Stetter, Ralf:
Customer-Oriented Digital Design Process for the Development and Production of an Individual Last-Mile Electric Vehicle,
in: Proceedings of 31th CIRP Design Conference 2021, ELSEVIER, Elsevier, 2021, Seiten 542-547.
DOI: 10.1016/j.procir.2021.05.117
ISSN: 2212-8271
Burkhart, Johannes; Breckle, Theresa; Ramsaier, Manuel; Till, Markus:
A Digital Modelling Approach for Design Configuration and Manufacturing Exemplified by a Self-Balancing Scooter,
in: Proceedings of 30th CIRP Design Conference 2020. Procedia CIRP, ELSEVIER, Elsevier, 2021, Seiten 214-219.
DOI: 10.1016/j.procir.2020.02.170
ISSN: 2212-8271
Kaldasa, Olivia; A.Shihataa, Lamia; Kiefer, Jens:
An Index-based Sustainability Assessment Framework for Manufacturing Organizations,
in: Procedia CIRP, Volume 97, 2021 (8th CIRP Conference of Assembly Technology and Systems), Elsevier, Elsevier, 2021, Seiten 235-240.
DOI: 10.1016/j.procir.2020.05.231
ISSN: 2212-8271
Burkhart, Johannes; Breckle, Theresa; Merk, Matthias; Stetter, Ralf; Till, Markus:
Kundenorientierter digitaler Entwurfsprozess zur Entwicklung und Produktion eines individuellen Last-Mile Elektrofahrzeugs,
in: Making Connected Mobility Work, Prof. Dr. Heike Proff, Springer Fachmedien Wiesbaden, 2021, Seiten 241-249.
DOI: 10.1007/978-3-658-32266-3_13
ISBN: 978-3-658-32265-6
Meinhard, Dieter; Haeger, Andreas; Knoblauch, Volker:
Drilling induced defects on carbon fiber-reinforced thermoplastic polyamide and their effect on mechanical properties,
in: Composite Structures, Volume 256 (2021), 113138, Elsevier, Elsevier, 2021, Seiten 8.
DOI: 10.1016/j.compstruct.2020.113138
ISSN: 0263-8223
Hezler, Christian; Schmiedt, Michael; Schneider, Robert; Schlosser, Julian Marc; Rimkus, Wolfgang; Schütt, Wolfgang:
Zweite Chance für ältere Presshärteanlagen,
in: Umformtechnik Massiv + Leichtbau 2/2021, Meisenbach GmbH, Meisenbach GmbH, 2021, Seiten 4 ( 25 und 28-30).
ISSN: 0300-3167
Schmiedt, Michael; Schlosser, Julian Marc; Schneider, Robert; Rimkus, Wolfgang; Harrison, David:
An Investigation of the Formability Behaviour of High Strength Aluminium Alloys Using Different Heat Assisted Forming Processes,
in: Advances in Transdisciplinary Engineering
Volume 15: Advances in Manufacturing Technology XXXIV, M. Shafik & K. Case, IOS Press, 2021, Seiten 317-322.
DOI: 10.3233/ATDE210055
ISSN: 2352-751X (print) | 2352-7528 (online)
2020
Breckle, Theresa; Allegretti, Sebastian; Seidenstricker, Sven; Joos, Bastian:
Service Engineering: Faster Spare Parts Procurement Supported by Digital Technologies,
in: Advances in Asset Management and Condition Monitoring. Smart Innovation, Systems and Technologies, Ball, A.; Gelman, L.; Rao, B. (Hrsg.), Springer, 2020, Seiten 319-329.
DOI: 10.1007/978-3-030-57745-2_27, ISBN: 978-3-030-57744-5 / ISSN: 2190-3018
Burkhart, Johannes; Breckle, Theresa; Ramsaier, Manuel; Till, Markus:
A digital modelling approach for design configuration and manufacturing exemplified by a self-balancing scooter,
in: Procedia CIRP, Volume 91, 2020, Pages 214-219, (Hrsg.), Elsevier, 2020, Seiten 214-219.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.procir.2020.02.170, ISSN: 2212-8271
Filippov, Pavel; Kaufeld, Michael; Ebner, Martin; Koch, Ursula:
Investigation of the Effect of End Mill-Geometry on Roughness and Surface Strain-Hardening of Aluminium Alloy AA6082,
in: Materials 2020, 13(14), 3078, MDPI AG (Hrsg.), MDPI AG, 2020, Seiten 1-16.
DOI: 10.3390
Ramsaier, Manuel; Breckle, Theresa; Rudolph, Stephan; Schuhmacher, Axel:
Automated evaluation of manufacturability and cost of steel tube constructions with graph-based design languages,
in: Procedia CIRP, Volume 88, 2020, Pages 485-490, (Hrsg.), Elsevier, 2020, Seiten 485-490.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.procir.2020.05.084, ISSN: 2212-8271
Hezler, Christian; Schmiedt, Michael; Schneider, Robert; Schlosser; Julian Marc; Rimkus, Wolfgang; Schütt, Werner:
Herstellung warmgeformter Karosseriebauteile aus hochfestem Aluminium auf Fertigungsanlagen für das Presshärten,
in: Tagungsband zum 15. Erlanger Workshop Warmblechumformung, Marion Merklein (Hrsg.), 2020, Seiten 113-132.
Schmiedt, Michael; Schlosser, Julian; Schneider, Robert; Rimkus, Wolfgang; Harrison, David:
Material properties of ultra-high strength aluminium alloys: a comparative study of various material suppliers,
in: International Aluminium Journal, vol. 96, 2020, Giesel Verlag GmbH, 2020, Seiten 61-63.
2019
Breckle, Theresa; Kiesel, Markus; Kiefer, Jens; Beisheim, Nicolai:
The evolving digital factory – new chances for a consistent information flow,
in: 12th CIRP Conference on Intelligent Computation in Manufacturing Engineering, 18-20 July 2018, Gulf of Naples, Italy, Elsevier, 2019, Seiten 251-256.
DOI: 10.1016/j.procir.2019.02.059
eISSN: 2212-8271
Breckle, Theresa; Kiefer, Jens; Wünsch, Fabian:
Kostensensitive Planung und Bewertung von Montagesystemen durch graphenbasierte Entwurfssprachen,
in: Ingenieurspiegel, Public Verlagsgesellschaft, 2019, Seiten 53-55.
ISSN: 1868-5919
Kaufeld, Michael; Pude, Frank; Linde, Marco:
ConSus - Das Wasser-Abrasiv-Suspensionsstrahl-System mit kontinuierlicher Abrasivmittelzufuhr,
in: Ingenieur-Spiegel 3/2019, 2019, Seiten 23-25.
ISSN: 1868-5919
Perec, Andrzej; Pude, Frank; Grigoryev, Anton ; Kaufeld, Michael; Wegener, Konrad:
A study of wear on focusing tubes exposed to corundum-based abrasives in the waterjet cutting process,
in: The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, Springer London, 2019, Seiten 1-13.
DOI: 10.1007/s00170-019-03971-0
ISSN: 1433-3015 (Online), 0268-3768 (Print)
Schlüter, Christoph; Breckle,Theresa; Kiefer, Jens; Stetter, Ralf:
Layout Design for Industrial Production Systems using Graph-based Design Languages,
in: Proceedings of the Conference on Competitive Manufacturing (COMA'19), 2019, 2019, Seiten 545-551.
ISBN: 978-0-7972-1779-9
Stetter, Ralf; Kiefer, Jens; Witczak, Marcin; Till, Markus:
Integrated Optimization based on Balanced Scorecard and Graph-based Design Languages,
in: Proceedings of the Conference on Competitive Manufacturing, COMA 2019, 2019, Seiten 539-544.
ISBN: 978-0-7972-1779-9
2018
Lissek, Fabian; Kaufeld, Michael; Hloch, Sergej
Time-Dependent Feed Force Modelling to Apply Feed Rate Strategies in the Drilling of Unsupported CFRP-Structures,
in: Advances in Manufacturing Engineering and Materials, Springer-Verlag, 2018, Seiten 264-280.
DOI: 10.1007/978-3-319-99353-9
ISBN: 978-3-319-99352-2
