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White Paper in manufacturing technologies online

The vision of PTW TEC-Team is to conduct pioneering research for data-driven, adaptable manufacturing technologies, which aims to achieve a resource-efficient and responsive production. This requires a continuous data generation, data acquisition, data evaluation and data utilization during the manufacturing process.

Digitaler nachhaltiger Produktentstehungsprozess

Das im Juli 2021 gestartet Projekt „DiNaPro“ hat das Ziel, einen integralen Digitalen Zwilling zur Optimierung der ökologischen Nachhaltigkeit entlang des Produktlebenszyklus zu entwickeln.

Home of the industrial pioneers

Das Leuchtturmprojekt EuProGigant, gefördert vom österreichischen BMK und dem deutschen BMWK, war mit einem eigenen Stand inklusive Demonstrator auf der Hannover Messe vertreten. Hier konnte GAIA-X, als Internet der Produktion von morgen, live erlebt werden. Zusätzlich zeigte Markus Weber in seinem Vortrag, wie GAIA-X als ein vertrauenswürdiges Ökosystem die gemeinsame Nutzung von Daten und Dienstleistungen ermöglicht, datengetriebene dynamische Unternehmensmodelle fördert und dabei die digitale Souveränität in Europa stärkt. In der Podiumsdiskussion mit dem Titel Nachhaltigkeit steigern mit der Weltsprache der Produktion diskutierte Professor Matthias Weigold mit Experten aus der Industrie und VDMA über Vernetzung in der Fabrikautomation. Hier wurde erläutert, von welcher Bedeutung Interoperabilität, Energieflexibilität von Produktionsanlangen und die branchenübergreifende Standardisierung für die nachhaltige und klimaneutrale Produktion von morgen ist. In seinem Vortrag Datenbasiertes Energie- und Klimamanagement in der Produktion für das Mittelstand-Digital Zentrum Hannover, gefördert vom BMWK, zeigte Daniel Fuhrländer-Völker wie mit Energiemessungen in der Fabrik Energieeffizienzpotentiale identifiziert werden können. Anhand praktischer Beispiele aus der ETA Fabrik erläuterte er, wie Digitalisierung eingesetzt werden kann, um in der Produktion Energie- und Ressourceneffizienz zu erhöhen und wie Energieflexibilität die klimaneutrale Produktion ermöglicht. Ebenfalls vertreten war das PTW mit dem Kopernikus-Projekt SynErgie, welches sich aktuell in der zweiten Förderphase befindet und vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert wird. Auf dem Stand des BMBF diskutierten Thomas Weber und Jan Zangenberg das hochaktuelle Thema Energieflexibilität in der Industrie mit Vertreter_innen aus Politik und Wissenschaft sowie vielen weiteren interessierten Messebesucher_innen.

Entwicklung einer sensorischen Spindel für Werkzeugmaschinen auf Basis von Wälzlagerimpedanzmessungen

Im Förderprojekt „ImpSpin“ (Start: Mai 2022) wird eine durchgängige, digitale Wertschöpfungskette für Werkzeugmaschinen untersucht und entwickelt, welche auf der Digitalisierung der Motorspindel basiert. Hierfür wird eine Motorspindel mit Sensoren zur Messung der elektrischen Impedanz der Spindellager ausgestattet, sodass u. a. Spindelkollisionen und der Zustand der Schmierung überwacht werden können. Das entstehende Ökosystem basiert auf einem durchgängigen Datenkonzept vom Sensor, über das Edge Device bis hin zur Verarbeitung in der Cloud und soll neue Geschäftsmodelle ermöglichen. Ziel dieser Geschäftsmodelle ist es, für alle Stakeholder die Kosten zu senken, die Qualität zu verbessernund zu einer nachhaltigen Steigerung der Material-, Ressourcen- und Energieeffizienz beizutragen. Das Projektkonsortium besteht neben dem PTW aus den Projektpartnern optiMEAS GmbH, Christ Feinmechanik GmbH & Co. KG, Datron AG und dem Fachgebiet pmd der TU Darmstadt. Ausgangssituation Vor allem kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) erleben Herausforderungen in den aktuellen Krisen durch schwankende Nachfragen, kurze Planungshorizonte und größer werdende technologische Vorsprünge von Großunternehmen mit Blick auf Trendthemen wie Digitalisierung und eine CO2-neutralen Produktion. Gleichzeitig besteht ein hoher Preisdruck bei wachsenden Kundenerwartungen an das Produkt-Service Bündel. In diesem Zuge kommt den F&EAktivitäten eine zentrale Bedeutung zu, um Kunden durch die Kombination innovativer Produkte und Dienstleistungen einen möglichst einzigartigen Nutzen bieten zu können. Das Angebot datenbasierter Funktionen und Services kann hier den Unterschied zu den Mitbewerbern machen. Zielsetzung Ziel des Vorhabens ist es, die Daten entlang der Datenwertschöpfungskette der Werkzeugmaschine zu verarbeiten. Dabei durchlaufen die Daten verschiedene Stufen von der Generierung und Erfassung bis hin zur Informationsbereitstellung für Geschäftsentscheidungen und steigern somit ihren Wert. Das zu entwickelnde Geschäftsmodell ermöglicht es jedem Teilnehmer, Daten bzw. Informationen an einer beliebigen Stelle der Wertschöpfungskette zu nutzen. Gleichzeitig behalten Nutzer und Datenlieferant die volle Kostenkontrolle. Für die Umsetzung werden verschiedene Technologien, wie bspw. eine Abonnementlösung oder eine Abrechnung nach Laufzeit- oder Datenmengen eingesetzt. Das Ertrags- und Kostenmodell zielt auf einen klaren, quantifizierbaren finanziellen Vorteil aller Stakeholder ab. Vorgehensweise Im Laufe des Projektes werden zunächst die konkreten Bedürfnisse der Unternehmen untersucht. Anschließend wird für das digitale Produkt der sensorischen Motorspindel inklusive der Geschäftsmodelle und zugehöriger digitaler Dienstleistungen der Funktionsnachweis auf Systemebene erbracht und validiert. Für den nächsten Schritt der Implementierung des digitalen Produkts in Kundenanwendungen ist insbesondere die Interoperabilität, Datensicherheit und die Zuverlässigkeit essenziell, da im Betrieb bestehende Funktionen nicht negativ beeinflusst werden dürfen. Mit der erfolgreichen Implementierung und Validierung soll das System auf andere Maschinen übertragen werden, um das digitale Produkt zu skalieren.

PTW-Strategietagung 2022 im Kleinwalsertal – ein voller Erfolg!

Nachdem die PTW-Strategietagung Quo Vadis Corona-bedingt in den letzten beiden Jahren in vorwiegend virtuellen Formaten stattgefunden hat, haben wir für 2022 einen neuen Anlauf gestartet, um das Format endlich wieder in Präsenz im Kleinwalsertal in Österreich stattfinden zu lassen. Mit stetigem Blick auf die Corona-Lage veränderten sich dabei unsere Planungsrandbedingungen häufig, sodass sich die Vorbereitung für dieses Jahr besonders herausfordernd gestaltete. Umso mehr freut es uns, dass die Anstrengungen in der Planung von Erfolg gekrönt waren. Quo Vadis hat am PTW Tradition seit über 20 Jahren und verfolgt u. a. die Ziele spannende Einblicke in Unternehmen zu gewinnen, den gruppenübergreifenden Austausch zu stärken und bestimmte strategische Themen zu diskutieren und zu erarbeiten. Zunächst besuchte das PTW-Team am Tag der Anreise TRUMPF in Ditzingen und hat sehr spannende Einblicke in die Smart Factory für flexible Blechbearbeitung wie auch in SYNCHRO – das Lean Management System von TRUMPF – erhalten. Ein ganz besonderer Dank gilt Alexander Kunz und Dr. Philipp Kuske, die den Besuch ermöglicht haben. Auf der Weiterreise in das Kleinwalsertal besuchten wir anschließend Bosch in Blaichach/Immenstadt und haben sehr spannende Einblicke in verschiedenste Bereiche des Bosch-Leitwerks erhalten. Ein ganz besonderer Dank gilt Jochen Kärcher, Dr. Anna Regensburg und Sylke Petzold-Witt, die den Besuch ermöglicht haben. Nach der Ankunft im Darmstädter Haus und gemeinsamen Abendessen standen ab Dienstagmorgen bis Donnerstagnachmittag verschiedene strategische Themen auf der Agenda. Bei überwiegend gutem Wetter konnten die Gruppenarbeiten häufig auch ins Freie rund um das Darmstädter Haus gelegt werden mit einem tollen Bergpanorama im Hintergrund. Natürlich durfte auch Teambuilding, insbesondere nach den über 2 Jahren Corona-bedingter Einschränkungen, nicht fehlen. In diesem Jahr galt es im Rahmen unseres Teambuildingevents Seifenkisten zu bauen, ein dazugehöriges Marketingkonzept zu entwickeln und die Qualität der Seifenkisten in der anschließenden Rallye unter Beweis zu stellen. Dabei sind acht kreative Seifenkisten-Konzepte entstanden mit denen die Pilot:innen und deren Teams in der Rallye mit mehreren Läufen an den Start gegangen sind. Die drei besten Teams wurden im Rahmen der Siegerehrung gekürt und vom gesamten PTW-Team entsprechend gefeiert. Daneben wurde das Programm in der Zeit außerhalb der fest geplanten Agenda individuell mit Wanderungen, Schwimmbadbesuchen, Gesellschaftsspielen und Fahrradtouren oder auch Fußballspielen abwechslungsreich ergänzt. Wir ziehen nach unserer Strategietagung ein durchweg sehr positives Fazit: Quo Vadis 2022 war ein voller Erfolg!

Neuer Industriearbeitskreis am PTW

Der im Januar 2022 gegründete Industriearbeitskreis Digital Machining des PTW der TU Darmstadt stellt die datenbasierte Analyse von Zerspanungsprozessen und Prozessketten in den Fokus. Kernthemen sind hierbei das Monitoring von Maschinenkomponenten, Optimierung von Zerspanungsprozessen und die prozessparallele Vorhersage der Bauteilqualität.

4 erfolgreiche Promotionen in den letzten zwei Monaten

Das PTW gratuliert Amina Ziegenbein, Felix Geßner, Jessica Walther & Adrian Meinhard zur erfolgreichen Verteidigung ihrer Promotion und dankt den Kolleg:Innen für ihre Arbeit am Institut.

Synergien zwischen „Pay-per-Stress“ und „TensorMill“

Gestern haben die Abschlussveranstaltungen der Projekte „Pay-per-Stress“ und „TensorMill“ am PTW stattgefunden. Während am Vormittag intensive projektinterne Diskussionen über die finalen Forschungsergebnisse entstanden, konnten sich die Teilnehmenden ab der gemeinsamen Mittagspause projektübergreifend austauschen. Der Nachmittag begann mit einem spannenden Impulsvortrag von Prof. Matthias Weigold über Herausforderungen und Potentiale in der „Produktion der Zukunft“. In der abschließenden Führung durch unser TEC-Lab konnten alle Anwesenden die entstandenen Projektdemonstratoren live erleben und durch fachlichen Austausch neue Ideen für die zukünftige Zusammenarbeit generieren. Die Zusammenlegung der Abschlussveranstaltungen von „Pay-per-Stress“ und „TensorMill“ war durch den intensiven und projektübergreifenden Austausch ein voller Erfolg und zeigt ein weiteres Mal wie wichtig die enge Zusammenarbeit zwischen Forschungsinstituten und der Industrie ist.

Produktivitäts- und Effizienzsteigerung der hybriden Prozesskette

Im Projekt EnerClad wird die hybride, roboterbasierte Fertigungszelle weiterentwickelt und die Energieeffizienz der Komponenten und Prozesse analysiert und erhöht. Im Fokus von EnerClad steht die Produktivitätssteigerung und die Effizienzsteigerung der Einzelprozesse sowie der gesamten Prozesskette. Die adressierten Technologien sind das roboterbasierte Laserdrahtauftragschweißen, das Reibauftragschweißen sowie die spanende Bearbeitung in der hybriden Roboterzelle. Hierbei wird am Anwendungsfall des Presswerkzeugbaus neben der Optimierung der hybriden Prozesskette auch eine datendurchgängige Prozesskette realisiert. Mit den Partnern VW, SKM Informatik, Durum, Laserline und Fraunhofer IWS wird die Prozesskette ganzheitlich produktiver und energieeffizienter gestaltet. Das Projekt ist zum 01.01.2022 gestartet.

Abschlussvideo mit den Ergebnissen des Projekts jetzt online

Im Projekt TensorMill hat das PTW als Gesamtkoordinator:in in Zusammenarbeit mit dem IFW der Leibniz Universität Hannover und sieben Industrieunternehmen eine intelligent vernetzte Wertschöpfungskette für die Fräsbearbeitung entwickelt. Dabei lag der Fokus auf #PredictiveQuality für die Fräsbearbeitungen. Durch die entwickelten und implementierten Datenstrukturen wurde der Grundstein dafür gelegt, um automatisiert Vorhersagemodelle basierend auf #MachineLearning zu trainieren und diese produktiv einzusetzen. Zusätzlich entwickelte das IFW ein neuartiges cyberphysisches Spannsystem, um noch sensitivere, prozessspezifische Daten für die Prozess- und Zustandsüberwachung innerhalb der intelligent vernetzten Wertschöpfungskette bereitzustellen. Die Ergebnisse des Projektes fasst das Abschlussvideo zusammen: https://www.youtube.com/watch?v=TrUX22zlVes Im kürzlich gestarteten Industriearbeitskreis Digital Machining transferieren wir unsere Ergebnisse in konkrete industrielle Anwendungsfälle. Haben wir auch Ihr Interesse geweckt? Mehr Details unter: Industriearbeitskreis | Digital Machining

Kick-off: AK | Digital Machining

Der im Januar 2022 gegründete Industriearbeitskreis Digital Machining des PTW der TU Darmstadt stellt die datenbasierte Analyse von Zerspanungsprozessen und Prozessketten in den Fokus. Kernthemen sind hierbei das Monitoring von Maschinenkomponenten, Optimierung von Zerspanungsprozessen und die prozessparallele Vorhersage der Bauteilqualität.

Lernende Werkzeugmaschine zur autonomen Fräsfertigung kundenindividueller Werkstücke

Das Projekt AICoM fokussiert die Entwicklung einer modularen System- und Steuerungsarchitektur für die lernende Werkzeugmaschine. Ziel dabei ist, die Werkzeugmaschine mit der Fähigkeit auszustatten den Prozess autonom anzupassen und dabei auf erlerntes „Wissen“ bzw. erlernte „Erfahrungen“ zurückzugreifen

On Jan 1st, 2022, the European project LIVE4.0, funded by EIT-Manufacturing, started. The LIVE4.0 project, which involves 5 partners from the EIT-M network, aims to improve the training of SMEs in machining and promote better use of Industry 4.0 tools. It does so by identifying the needs of SMEs and targeting them by creating effective workshops and learning experiences for their job shop employees. In addition, the content and experience will also be transferred to students´ education.

An der Technischen Universität Darmstadt entsteht ein neues Zentrum für Technologie- und Wissenstransfer: Das Additive Manufacturing Center (AMC) soll insbesondere mittelständischen Unternehmen einen Zugang zum wissenschaftlichen und technologischen Potenzial der TU Darmstadt in neu entwickelten additiven Fertigungsverfahren (3D-Druck) verschaffen. Die TU erhält dafür Fördermittel aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE). Den Förderbescheid in Höhe von 8,85 Millionen Euro hat am 12. Januar 2022 Hessens Wirtschaftsstaatsekretär Dr. Philipp Nimmermann übergeben. Das AMC wird beim Zentrum für Konstruktionswerkstoffe angesiedelt sein. Dieses besteht aus der Staatlichen Materialprüfungsanstalt Darmstadt und dem Fachgebiet und Institut für Werkstoffkunde an der TU Darmstadt. Die Mittel aus dem Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung ermöglichen den Bau dieses einzigartigen Transferzentrums. Insgesamt investieren Land und Universität knapp 18 Millionen Euro in das AMC. „Mit dem neuen Additive Manufacturing Center in Darmstadt stärken wir das Fundament für die weitere Erforschung und Anwendung innovativer Produktionstechnologien von morgen“, erklärte Hessens Wirtschaftsstaatsekretär Dr. Philipp Nimmermann und betonte: „Durch rohstoffeffizientere und individualisierbare Produktionsverfahren im 3D-Druck können erhebliche Material- und Treibhausgaseinsparungen kosteneffizient erreicht werden.“ Mit diesen Worten übergab der Staatssekretär den Förderbescheid über 8,85 Millionen Euro an die Präsidentin der TU Darmstadt, Professorin Dr. Tanja Brühl. „Das AMC ist ein Musterbeispiel für die innovative interdisziplinäre Forschung an der TU Darmstadt zu hoch relevanten Zukunftsfragen“, so Präsidentin Brühl. „Hier werden Kompetenzen aus Maschinenbau, Materialwissenschaften und Bauingenieurwissenschaften auf neuartige Weise gebündelt.“ Beim 3D-Druck werden Werkstücke nicht mehr per Materialabtrag hergestellt, sondern indem schichtweise Material aufgetragen wird, bis die gewünschte Form fertig ist. Die Technologie ermöglicht Kosten- und Materialeinsparungen, weniger Produktionsabfall, hohe Gestaltungsfreiheit, verkürzte Produktionszeit sowie kleine Losgrößen und die Individualisierung von Produkten. Völlig neue Denkweise bei der Konstruktion neuer Bauteile Sie bedeutet aber auch für die Entwicklerinnen und Entwickler sowie Anwenderinnen und Anwender im Vergleich zu herkömmlichen Produktionsverfahren eine völlig neue Denkweise bei der Konstruktion neuer Bauteile. Daher kann das AMC durch seine Transfertätigkeit die Wettbewerbsfähigkeit der hessischen Unternehmen weiter stärken.Der zukünftige Leiter des AMC, Professor Matthias Oechsner, erklärte, dass mit dem AMC neue Maßstäbe im Technologie- und Wissenstransfer gesetzt würden und „es wichtige Impulse für additive, 3D-Druck-gestützte Fertigungsverfahren und für digitale Produktionsketten liefert“. Das Additive Manufacturing Center ist aber nur ein erster Schritt, wie Brühl mit Blick auf die Zukunft erläuterte. „Das AMC wird einen neuen wissenschaftlichen Kristallisationspunkt für digitale Transformationsprozesse bilden – gemeinsam mit dem in direkter Nachbarschaft entstehenden Center for Reliability Analytics. In diesem Forschungsbau werden künftig digital gestützte Methoden entwickelt, um die Belastbarkeit und Zuverlässigkeit von Werkstoffen und Bauteilen über deren gesamten Lebenszyklus zu bewerten.“ Nimmermann wies noch auf eine weitere wichtige Aufgabe des neuen Zentrums hin, dem er angesichts der rasanten technologischen Weiterentwicklung besonders große Bedeutung beimisst: „Neben der Sicherstellung eines raschen und effektiven Technologietransfers in die Wirtschaft haben wir gemeinsam die Notwendigkeit von maßgeschneiderten Fort- und Weiterbildungsangeboten identifiziert. Das AMC wird deshalb über die Auftrags- und kooperative Forschung und Entwicklung mit Anwendungspartnern hinaus Fort- und Weiterbildungsprogramme für betriebliche Ausbilderinnen und Ausbilder und Gewerbelehrerinnen und -lehrer konzipieren und anbieten. Damit soll die Beschäftigungsfähigkeit in den Betrieben des verarbeitenden Gewerbes sichergestellt werden. Facharbeiterinnen und Facharbeiter werden damit im Rahmen des Schul- und Ausbildungssystem gezielt auf die Herausforderungen der digitalen Arbeitswelt vorbereitet.“

Die Forschungsgruppe Fertigungstechnologie (TEC) des PTW TU Darmstadt durchlief im vergangenen Jahren 2021 einen Prozess der strukturellen Neuausrichtung. Hierzu zählt insbesondere die Zusammenfassung der bisherigen drei technologischen Forschungsgruppen Zerspanungstechnologie, Werkzeugmaschinen und Industrieroboter und Additive Fertigung. Das Ergebnis der Umstrukturierung ist eine große Forschungsgruppe namens Fertigungstechnologie, welche sich in vier Forschungscluster mit fachlich-methodischen Schwerpunkten unterteilt. Diese sind das Cluster Connectivity & Communication, das Cluster Smart Components, das Cluster Advanced Modeling und das Cluster Monitoring & Control. Um die Cluster der Öffentlichkeit vorzustellen, haben die wissenschaftlichen Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter zu jedem Cluster ein White Paper als Open Access Veröffentlichung zum Jahresende 2021 publiziert. Das Team der wissenschaftlichen Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter reagiert damit auf die thematischen, fachlich übergreifenden Veränderungen in Ausschreibungen von Forschungsprogrammen des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) und des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK). Beispielsweise führt die Verknüpfung der Digitalisierungsthematik mit Forschungsthemen der Zerspanungstechnologie zu einer hohen Anforderung an interdisziplinäre Projektteams mit vielseitigen Fachkompetenzen und neuen Methoden des Projektmanagements im Maschinenbau. Das PTW evaluiert hierzu in ersten Projekten den Übergang von klassischen Wasserfallmodellen zum agilen Projektmanagement. Sprechen Sie uns auf die Forschungscluster und eine mögliche Zusammenarbeit gerne an! Zusammen gestalten wir die Produktionstechnologien der Zukunft! Die White Papers finden Sie zum Download auf unserer Forschungsseite. In the course of restructuring the Manufacturing Technology department at PTW TU Darmstadt, the team of scientific staff has created four research clusters with a technical-methodological focus. In this way, the team promotes cross-competence exchange and facilitates agile project management in interdisciplinary and cross-project teams. The research clusters are presented in white papers as open access publications. They are available for download. Feel free to contact us about the research clusters and a possible collaboration! Together we are shaping the production technologies of the future! The white papers are available for download on our research page.

Two weeks ago, the 16th International High Speed Machining (HSM) Conference started under the main topic Digitalisation in Future Machining. On Tuesday and Wednesday, 26th and 27th of October, about 65 presentations were held in front of 120 participants in the darmstadtium conference center and in the online conference.

Am PTW haben sich zu Beginn des Jahres 2021 unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Matthias Weigold die drei fertigungstechnischen Forschungsgruppen Additive Fertigung, Werkzeugmaschinen und Industrieroboter und Zerspanungstechnologie zum Forschungsbereich TEC | Fertigungstechnologie zusammengeschlossen.

In future manufacturing, several tasks across all participants in the value chain will certainly be enhanced by data-driven methods. As data can be diverse, various application fields are conceivable. In our whitepaper we present four central application fields from the production level where serious to even disruptive changes can be expected. We also

Nur noch wenige Tage sind es bis zum offiziellen Opening Event von EuProGigant, dem Leitprojekt für GAIA-X im Produktionsumfeld, an dem das PTW als Forschungspartner beteiligt ist!

Im EIT-Projekt AVISPA wird in Zusammenarbeit mit führenden europäischen Flugtriebwerksherstellern durch den Einsatz von maschinellem Lernen eine automatisierte optische Verschleißerkennung von Zerspanungswerkzeugen entwickelt, um die Prozesssicherheit kritischer Endbearbeitungsprozesse zu steigern.

Umsetzung eines Werkzeugspannfutters aus CFK Der Einsatz von kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff in Werkzeugmaschinenkomponenten bietet aufgrund der hohen spezifischen Steifigkeit und Dämpfung Potential im Bereich Energieeffizienz und Produktivitätssteigerung. Am PTW wird hierzu im Rahmen eines AiF-Forschungsprojeekts an der Umsetzung eines Werkzeugspannfutters aus CFK geforscht.

Abstract Submission Open until 29th of March The abstract submission for the 16th International High Speed Machining Conference has started!

Das PTW bietet erstmals im WiSe 20/21 das Tutorium „Anwendung von Data Analytics in der spanenden Fertigung​“ an. Ziel ist es den Studierenden den Umgang mit und die Anwendung von modernen Methoden aus dem Bereich Data Science und Künstliche Intelligenz in der Produktion näher zu bringen. Die Grundlage dafür bieten hochfrequente Produktionsdaten aus Werkzeugmaschinen, welche durch die zunehmende Vernetzung und Digitalisierung im Rahmen von Industrie 4.0 in immer größeren Mengen zur Verfügung stehen.