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Technische Universität Braunschweig | Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik
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Abteilung Produkt- und Life-Cycle-Management
 

Aktuelle Projekte

Abgeschlossene Projekte:

  • GeProNet – Geschäftsprozesse und Netzwerkmanagement in der erweiterten Supply Chain zum Schließen von Produktkreisläufen
  • PROFIL – Produktions- und Organisationsflexibilisierung im Life Cycle
  • LIMA – Entwicklung eines Life-Cycle-Cost-Konzeptes für den Maschinen- und Anlagenbau
  • CycleNet – Gestaltung und Lenkung von Stoffstrom-Netzwerken zum Recycling komplexer Verbundprodukte
  • E2PRO – Internet-/Intranet- basierte Wissensbereitstellung für die Produktentwicklung
  • STREAM – Stoffstrombasiertes Supply Chain Management zur Schließung von Materialkreisläufen
  • SCHLEIFSCHLAMMENTÖLUNG – Umweltverträgliche Produktion durch Rückgewinnung von Kühlschmierstoffen aus Schleifschlämmen
  • Untersuchung der Nutzung von Tierfetten als alternativer Schmierstoff
  • GINA – Ganzheitliche Innovationsprozesse in modularen Unternehmensnetzwerken

LithoRec - Recycling von Lithium-Ionen-Batterien

Strengere Emissionsgrenzwerte und volatile, aber steigende Marktpreise fossiler Energieträger werden in den nächsten Jahren zu einer stark steigenden Nachfrage nach Hybrid- und Elektrofahrzeugen gerade für den Einsatz auf Kurz- und Mittelstrecken führen. Eine Schlüsseltechnologie für die Umsetzung dieser Form der Elektromobilität sind Lithium (Li) -Ionen Batterien. Das Recycling solcher Traktionsbatterien stellt derzeit eine Herausforderung dar: Es existieren heute noch keine wirtschaftlich und ökologisch tragfähigen Lösungen im industriellen Maßstab zur Rückgewinnung von Lithium und anderen Aktivmaterialien, die eine Zurückführung als Sekundärrohstoff in die Batterieherstellung ermöglichten. Das zentrale Ziel des Projekts ist die Rückgewinnung der in Traktionsbatterien enthaltenen Materialien. An dem vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit mit 8,4 Mio. € geförderten Verbundprojekt sind zehn Industriepartner und sechs Hochschulinstitute beteiligt. Die Koordination des Projektes obliegt dem Niedersächsischen Forschungszentrum Fahrzeugtechnik (NFF). Das IWF ist inbesondere im Rahmen der Planung von Demontagesystemen für Lithium-Ionen Traktionsbatterien involviert. Weitere Informationen unter www.lithorec.de.

Keywords: Recycling, Lithium-Ionen-Traktionsbatterien, Planung von Demontagesystemen

Laufzeit: 09/2009 - 10/2011

Ansprechpartner: Stefan Andrew, Mark Mennenga, Tina Dettmer

Gefördert durch:

STROM - Strategische Optionen der Automobilindustrie zur Maßnahmenallokation für die Migration nachhaltiger Antriebstechnologien in etablierten und aufstrebenden Märkten

Der Verkehrssektor trägt wesentlich zu globalen Umwelt-, Ökonomie- und Sozialproblemen bei. Eine Möglichkeit der Entwicklung hin zu nachhaltiger Mobilität stellen alternative Antriebssysteme dar, wie beispielsweise in Form von Hybrid-, Elektro- oder Wasserstofffahrzeugen. Eine Vielzahl dieser Technologien befindet sich aktuell noch im Stadium der Entwicklung, sodass wesentliche Parameter nicht abschließend ermittelt sind. In Verbindung mit den zum Teil divergierenden Interessen der beteiligten Akteure des Automobilsektors - Politik, Anbieter und Nachfrager - und den zwischen ihnen bestehenden Interdependenzen zeichnet sich die weitere marktseitige Entwicklung als ungewiss ab. Neben diesen technischen und marktseitigen Unsicherheiten führen zum Teil konfliktäre ökonomische, ökologische und soziale Folgen dazu, dass eine antizipierende Bewertung der alternativen Antriebskonzepte unter Nachhaltigkeitsgesichtspunkten aus heutiger Sicht schwierig ist. Vor diesem Hintergrund besteht die wissenschaftliche Zielsetzung des Projekts STROM in der Entwicklung verbesserter wirtschaftswissenschaftlicher Modelle zur Entscheidungsunterstützung für die einzelnen Akteure des Verkehrssektors - Politik, Anbieter und Nachfrager. Die Kombination und iterative Verknüpfung der Teilmodelle zu einem Gesamtmodell dient dann der ganzheitlichen Bewertung von Antriebsstrategien unter Nachhaltigkeitsgesichtspunkten. Das inhaltliche Ziel ist dabei die Identifikation und intertemporale Allokation nachhaltiger Antriebskonzepte für Deutschland und China. Weitere Informationen unter www.strom-nachhaltigkeit.de.

Keywords: Technologiemanagement, Technologiebewertung, Nachhaltige Antriebskonzepte, Simulation

Laufzeit: 06/2010 - 05/2013

Ansprechpartner: Mark Mennenga

Gefördert durch:

Lean and Green India – Effizienz und Nachhaltigkeit in der Produktion

Mit 1,1 Milliarden Einwohnern ist Indien bereits heute das bevölkerungsreichste Land der Welt. Der steigende Wohlstand, das junge Durchschnittsalter und die rasante Industrialisierung führen dazu, dass Indien in absehbarer Zeit eine der bedeutendsten Industrienationen der Welt wird. Die Art, wie Indien die Industrialisierung meistert, ist dabei von großer Bedeutung für die gesamte Welt – nicht nur ökonomisch, sondern auch ökologisch.

Im Rahmen des Programms „Lean & Green“ werden Planungsmethoden entwickelt, die es der indischen Industrie ermöglichen sollen, ihre Produktion sowohl wirtschaftlich effizient als auch ökologisch nachhaltig aufzustellen. Dabei werden Ziele des Lean Manufacturing und des Green Manufacturing integriert und in Planungsprozesse für das Land Indien integriert. Partner sind dabei: Das Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik, Abt. Produkt- und Life-Cycle-Management (Deutschland), das Birla Institute of Technology and Science (Indien) und Volkswagen Indien. Im Rahmen dieser Forschungskooperation erfolgen regelmäßige Austausche von Studenten, Wissenschaftlern und Professoren.

Keywords: Lean and Green, Indien

Laufzeit: 01.2009-12.2011

Ansprechpartner: apl. Prof. Dr.-Ing. C. Herrmann

Gefördert durch:

Biogener Schmierstoff auf Basis von Jatrophaöl für die industrielle Metallbearbeitung (Biogener Schmierstoff)

Mineralöl ist heute noch immer die Basis für technische Schmierstoffe in Prozessen der Metallbearbeitung. Kühlschmierstoffe (KSS) werden in über 1 Mio. Werkzeugmaschinen in Deutschland verwendet und sind dort unverzichtbare Systemkomponenten. Neben einem zunehmenden Kostendruck durch steigende Rohstoffpreise bringt der Einsatz von Mineralöl in KSS eine Vielzahl prozesstechnischer Probleme mit sich. Zielsetzung des Vorhabens ist die Entwicklung, Erprobung und Umsetzung eines kostengünstigen, mineralölfreien und leistungsstarken Kühlschmierstoffs auf Basis des biogenen, ressourcenschonenden Jatrophaöls für die industrielle Metallbearbeitung. Als Ausgangsstoff für die Herstellung des neuartigen KSS-Basisfluids sollen biogene Öle verwendet werden, die nicht lebensmitteltauglich sind und in keiner Ressourcen- und Flächenkonkurrenz zur Lebensmittelproduktion stehen. Der zu entwickelnde KSS soll weiterhin zu deutlich geringeren Kosten bereitgestellt werden können als etablierte synthetische Ester in KSS-Konzentraten sowie einen minimalen Anteil von Additiven aufweisen. Dies kann die Schmierstoffkosten von kleinen und mittleren Unternehmen in der Metallverarbeitung deutlich senken.

Keywords: Produktionsintegrierter Umweltschutz, Life Cycle Assessment

Laufzeit: 01/2010 - 10/2011

Ansprechpartner: Tina Dettmer, Gerlind Öhlschläger, Marius Winter

Gefördert durch:

ExtREMe - Energy and Resource Efficiency in Manufacturing (EUREKA E!5398)

In industrial manufacturing more than 253.3 billion kWh of electricity are used in Germany annually. This corresponds to 47 % of the local net electricity consumption and equals up to 70 mio. tons of CO2-equivalent emissions. In order to increase energy and resource efficiency, technical and organizational measures have been identified. However, these measures cannot be adaptively initiated in manufacturing due to the inadequate availability and transparency of information about energy and auxiliary material requirements and dependencies. Thus, drivers of energy and resource consumption cannot be clearly identified as well as the implementation and feasible leverage effects of efficiency measures in manufacturing environments are not entirely predictable. The EUREKA project ExtREMe aims at developing an integrated concept for continuous identification of measures to improve energy and resource efficiency by providing data on energy and auxiliary material flows of production systems as input for production management, anticipating economic and environmental impacts of measures to improve energy and resource efficiency as a precondition for planning and decision support, predicting consumption patterns for machines and process chains for products and manufacturing routines, deriving process specific energy demands for the manufacturing of products and provide this data throughout the entire value creation chain.

This project is initiated within EUREKA PRO FACTORY in conjunction with the joint research projects EnHiPro ?Improving energy and auxiliary material efficiency in production? (www.enhipro.de) of TU Braunschweig and K.U. Leuven funded by the German Federal Ministry of Education and Research (BMBF) and the Flemish Government Agency for Innovation by Science and Technology (IWT). Keywords: Production-integrated environmental protection, Life Cycle Assessment

Keywords: Energy Efficiency, Sustainable Manufacturing

Laufzeit:

Ansprechpartner: apl. Prof. Dr.-Ing. Christoph Herrmann

Gefördert durch:

Deutsch-Australische Forschergruppe „Sustainable Manufacturing and Life Cycle Management“

Produkte und Dienstleistungen zur Sicherung eines hohen Lebensstandards weltweit sind verbunden mit der Nutzung natürlicher Ressourcen. Diese sind begrenzt und nicht gleichmäßig auf der Welt verfügbar. Zudem ist die Nutzung dieser Ressourcen mit Umweltwirkungen in allen Lebenszyklusphasen, von der Rohmaterialgewinnung, Transport und Produktion über die Nutzung bis zur Entsorgung, verbunden. Zukünftige ingenieurwissenschaftliche Lösungen müssen diesen globalen Herausforderungen Rechnung tragen, indem sie ökonomisch, ökologisch und sozial-verträgliche Produkte und Dienstleistungen bereitstellen, die regionale Gegebenheiten berücksichtigen, um damit eine nachhaltige Entwicklung zu fördern. Die gemeinsame Deutsch-Australische Forschergruppe „Nachhaltige Produktion und Life Cycle Management“ trägt zu dieser Vision bei, indem sie aus einer Hand Entwicklungen von technischen Lösungen und Wissen von der „Wiege bis zur Wiege“ in multidisziplinären, internationalen Teams vorantreibt. In der aktuell im Aufbau befindlichen Forschergruppe arbeiten Wissenschaftler der Gruppe „Produkt- und Life-Cycle-Management“ am Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik der Technischen Universität Braunschweig unter apl. Prof. Dr.-Ing. Christoph Herrmann mit Forschern der „Life Cycle Engineering and Management Research Group” unter Assoc. Prof. Dr. Sami Kara an der University of New South Wales in Sydney zusammen. Das Ziel dieser Aufbauphase ist der Abgleich und die Abstimmung von Infrastruktur und Standards, die Durchführung von Studien und gemeinsamen Publikationen sowie der Aufbau von sich langfristig selbsttragenden Strukturen.

Für weitere Informationen besuchen Sie bitte die Projektwebseite http://www.sustainable-manufacturing.com

Keywords: Life Cycle Management

Laufzeit:

Ansprechpartner: apl. Prof. Dr.-Ing. Christoph Herrmann,Sebastian Thiede

Gefördert durch:

Schmierstoff auf Polymerbasis zum Ersatz von Mineralöl in der spanenden Fertigung - Integration in die industrielle Produktion

Die Preisentwicklung für Rohöl in den letzten Jahren belegt, dass die Industrienationen aufgrund ihrer Abhängigkeit vom Mineralöl in einen Ressourcenengpass steuern, der auch für die deutsche Industrie erhebliche Konsequenzen haben kann. Die Verfügbarkeit des Erdöls wird sich nach Schätzungen ab 2010 jährlich um rund 3 % verringern. Dies kann schon in wenigen Jahren zur Aufhebung des Preisbildungsmechanismus von "Angebot und Nachfrage" führen. Ohne neue Konzepte zum Ersatz von Erdöl könnte diese Entwicklung eine weltweite Rezession mit bislang nicht absehbaren Folgen für Industriestaaten wie Deutschland zur Folge haben. Von Juli 2005 bis Juni 2008 wurde im Verbundhaben "Mineralölfreier Schmierstoff auf Polymerbasis zur Kostensenkung und Ressourcenschonung in Prozessen der spanenden Fertigung" ein kostengünstiger und umweltverträglicher Schmierstoff auf Wasserbasis mit definierter Viskosität zur Substitution von Mineralöl in Kühlschmierstoffen und Hydraulikölen erprobt. Die Innovation des Vorhabens lag in der Untersuchung eines Mediums, das die hohe Kühlwirkung eines quasi -nicht-viskosen- wassergemischten KSS mit der Schmierwirkung eines viskosen, nichtwassermischbaren KSS verbindet. Ziel des neuen Vorhabens ist es, ein Umsetzungskonzept zur Nutzung und Entsorgung des polymeren Schmierstoffs unter praxisnahen Bedingungen zu entwickeln und bei beteiligten Industriepartnern exemplarisch zu erproben. Dabei sollen sowohl technisch-wirtschaftliche sowie prozess- und systemtechnische Aspekte (z.B. technologische Leistungsgrenzen in der Zerspanung) als auch potentielle Umweltwirkungen integriert betrachtet und Effizienzpotentiale im Bereich des Energie- und Materialeinsatzes bewertet werden.

Keywords: Produktionsintegrierter Umweltschutz, Life Cycle Assessment

Laufzeit: 07.2009-06.2011

Ansprechpartner: Dr.-Ing. R. Bock und A. Zein

Gefördert durch:

EnHiPro – „Energie und Hilfsstoffoptimierte Produktion“EnHiPro

Ausgehend von der fehlenden Berücksichtigung ökologischer Aspekte und dem festgestellten Mangel an Entscheidungsunterstützung für KMU, setzt das Vorhaben EnHiPro (Energie- und Hilfsstoffoptimierte Produktion) bei der Analyse und Bewertung von Maßnahmen zur Steigerung der Energie- und Hilfsstoffeffizienz in Produktionssystemen von KMU an. Mit der im Projekt EnHiPro entwickelten Vorgehensweise und damit verbundenen Methoden/Werkzeugen werden branchenübergreifend produzierende KMU in die Lage versetzt, auf kontinuierlicher Basis organisatorische und technische Maßnahmen zur Effizienzsteigerung zu ermitteln und deren Auswirkungen zu bewerten.

Das Vorhaben ist in vier inhaltliche Arbeitspakete gegliedert. Wesentlicher Ansatz ist die Integration von Verbrauchsmessungen von Energie und Hilfsstoffen in die vorhandene betriebliche ERP-Datenwelt und somit eine integrierte Betrachtung ökologischer und klassischer Produktionszielen wie Kosten, Zeit und Qualität bei Planung und Steuerung der Produktion. Darüber hinaus ermöglicht die Anbindung geeigneter Visualisierungs- und Bewertungswerkzeuge die kontinuierliche Ableitung von Maßnahmen zur Effizienzsteigerung bzgl. der Nutzung von Energie und Hilfsstoffen. Neben der prototypischen Umsetzung und damit Validierung von Vorgehensweise und Methodik in Anwenderunternehmen verschiedener Branchen liegt ein weiteres Ergebnis in der Erarbeitung eines allgemeingültigen Maßnahmenkatalogs. Weiterführende Informationen finden sie unter der Projektwebsite www.enhipro.de.

Keywords: Produktionsmanagement, nachhaltige Produktion

Laufzeit: 01.06.2009 – 31.5.2012

Ansprechpartner: S. Thiede

Gefördert durch:

Mobile Services – Definition von Mobilitätsdienstleistungen und Systementwicklung von Mobilitätskonzepten durch Telematikanwendungen

Ausgehend vom Flottensektor schwere LKW entwickelt sich die Kundennachfrage nach intelligenten, fahrzeugintegrierten Kommunikations- und Steuerungssystemen auch bei den leichten Nutzfahrzeugen und PKW-Funktionsflotten. Einhergehend mit diesen sich verändernden Anforderungen Kundenanforderungen und veränderten Anforderungen aus den umweltpolitischen Rahmenbedingungen (z.B. Nachhaltigkeit, CO2-Steuer, strategischer Konsum) bieten neue Mobilitätskonzepte neue bzw. zusätzliche Marktchancen für die Automobilbranche. Die kundenorientierte Ausgestaltung des Leistungsangebots stellt dabei einen wichtigen Erfolgsfaktor dar. Ein Ansatzpunkt sind die Telematik und Car-to-X-Technologien und deren Anwendungen.

Daher soll in diesem Projekt ein systematisches Vorgehen für die Mobilitätskonzeptentwicklung und die erforderliche Informationsgenerierung erarbeitet und an ausgewählten Mobilitätsdienstleistungen für den Flottenmarkt erprobt und umgesetzt werden.

Das Projekt wird in Kooperation zwischen der Volkswagen Konzernforschung, der Volkswagen Leasing GmbH und dem IWF durchgeführt.

Keywords: Mobile Service, Product Service Systems, Telematik, Car-2-X

Laufzeit: 01/2009–12/2011

Ansprechpartner: Katrin Kuntzky

ProGRess – Gestaltung energie- und ressourceneffizienter Prozessketten am Beispiel Aluminiumdruckguss

Jährlich werden über 400.300 t endverarbeiteter Bauteile aus Aluminiumdruckguss in Deutschland hergestellt. Mit der verarbeiteten Menge ist die Prozesskette Aluminiumdruckguss gießereiintern für Emissionen in Höhe von ca. 1 Mio. t CO2-Äquivalente verantwortlich. Auch aufgrund der ökonomischen Relevanz besteht ein hoher Bedarf, die Nutzungseffizienz für Energie und Ressourcen im Aluminiumdruckguss zu steigern. Die Erfassung und Optimierung der Energie- und Stoffströme in den Einzelprozessen sowie die Abbildung von dynamischen Wechselwirkungen und Abhängigkeiten zwischen den Prozessen stellt eine entscheidende Grundlage für die Analyse und Bewertung von technischen und organisatorischen Maßnahmen zur Steigerung der energetischen und stofflichen Nutzungseffizienz im Aluminiumdruckguss dar. Hier setzt das Verbundvorhaben ProGRess an, in dem die Energie- und Ressourceneffizienz nicht nur auf Einzelprozessebene sondern über die gesamte Prozesskette nach technologischen, ökonomischen und ökologischen Kriterien optimiert wird. Ziel ist dabei die Erhöhung der Energieeffizienz um bis zu 15 %. Neben einem Maßnahmenkatalog wird ein Simulationsmodell zur Ableitung von Handlungsfeldern entwickelt, mit dem ökonomische und ökologische Auswirkungen innovativer Verbesserungsmaßnahmen zur Effizienzsteigerung integrativ analysiert und im Sinne einer ganzheitlichen Entscheidungsunterstützung bewertet werden können, angefangen bei der Auslegung des Einzelprozesses bis zur Gestaltung und Steuerung der Prozesskette.

Keywords: Produktionsmanagement

Laufzeit: 06/2009 – 05/2012

Ansprechpartner: apl. Prof. Dr.-Ing. C. Herrmann und T. Heinemann

Gefördert durch:

Produktionstechnologien für erneuerbare Energien (in Indien) – Forschungsmarketing im Zielland Indien Flyer

Mit dem für Indien erwarteten Wirtschaftswachstum von ca. 8% wächst auch der Energiebedarf stärker als in industrialisierten Ländern und würde bei Rückgriff auf fossile Energieträger die Weltklimabedingungen signifikant nachteilig beeinflussen. Aktuell wurde von der indischen Regierung ein Aktionsplan zum Kampf gegen den Klimawandel vorgestellt. Darin wird ein Schwerpunkt auf erneuerbare Energien wie Solarenergie gelegt, konkrete Ziele zur Reduzierung von Treibhausgasen fehlen aber.

„Produktionstechnologien für erneuerbare Energien (in Indien)“ ist ein Gemeinschaftsprojekt des IWFs zusammen mit dem Institut für Füge und Schweißtechnik (ifs) in der Kampagne des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) „India and Germany – Strategic Partners for Innovation“. Hauptaktivitäten im Projekts sind:

  • Die Kooperationsinitiierung zwischen deutschen und indischen Forschungseinrichtungen und Unternehmen
  • Die Gewinnung internationaler Experten für die deutsche Forschung in entscheidenden Forschungs- und Technologiefeldern (in der Produktionstechnik für erneuerbare Energien)
  • Die Erschließung neuer Absatzmärkte für innovative Produkte und wissensintensiven Dienstleistungen
  • Durchführung von Workshops zu den Themen der Produktionstechnologie für Forschungseinrichtungen und Unternehmen
  • Besuche von Unternehmen und Forschungseinrichtungen in Indien

Weitere Informationen zu dem laufenden Projekt finden sich auch unter http://www.tu-braunschweig.de/forschung/international/india/energie

Laufzeit: 10-2008 - 03-2010

Keywords: Produktionstechnologie, Indien, Forschungsmarketing

Ansprechpartner: K.Kuntzky, S.Thiede, C.Herrmann

Gefördert durch:

Projekt Technologiemanagement in der Automobilindustrie - Früherkennung und Bewertung von Technologien mit langfristigem Zeithorizont

Neue Technologien und Innovationen stellen einen wichtigen Erfolgsfaktor für Unternehmen dar (insbesondere in wettbewerbsintensiven Branchen wie der Automobilindustrie). Mit Hilfe einer systematischen Technologiefrüherkennung können relevante technologische Veränderungen identifiziert werden. Allerdings ist dabei die Qualität der Informationen und der zeitlichen Abschätzungen der potentiellen Einsatzpunkte der Technologien im Allgemeinen nicht besonders hoch.

Zur Bewertung und zeitlichen Einordnung neuer identifizierter Technologien soll in diesem Projekt ein Früherkennungs- und Bewertungsprozess erarbeitet und an konkreten Beispielen evaluiert werden. Die einzelnen Arbeitsfelder sind:

  • Erarbeitung einer systematischen Vorgehensweise für die Informationsgenerierung
  • Konzepterarbeitung und -implementierung zur ökologischen, technisch-wirtschaftlichen und sozialen Bewertung von Technologien
  • Weiterentwicklung der Methodik des Technologie-Roadmappings
  • Validierung von Methodik und Prozess an konkreten Technologiethemen

Das Projekt wird in Kooperation zwischen der Volkswagen Konzernforschung und dem IWF durchgeführt.

Keywords: Technologie-Früherkennung, Technologie-Roadmapping, Technologie-Bewertung / Technology Assessment

Laufzeit: 10/2008– 09/2011

Ansprechpartner: J. Stehr

Projekt Werkstatt der Zukunft - Entwicklung und Bewertung von Werkstatt-Konzepten hinsichtlich zukünftiger Trends

Das Servicegeschäft stellt eine wichtige Ertragssäule im Autohaus dar. Die zukünftige Entwicklung der verbundenen Geschäftsbereiche wird dabei von unterschiedlichen technologischen, organisatorischen oder gesellschaftlichen Trends beeinflusst. Beispiele hierfür sind kürzere Produkt- und Innovationszyklen, der zunehmende Anteil an Elektronikkomponenten und die damit erhöhte Fahrzeugkomplexität sowie steigenden Anforderungen an die Werkstatttechnik und -mitarbeiter. Weiterhin stellen veränderte gesetzliche Rahmenbedingungen (z.B. die neue Gruppenfreistellungsverordnung GVO, Umweltauflagen etc.), eine steigende Wettbewerbsintensität durch den Markteintritt markenungebundener Werkstattketten oder der drohende Fachkräftemangel, welcher sowohl Kunden- als auch Mitarbeiterstruktur ändert, wichtige zukünftige Herausforderungen dar. Entsprechend stellt sich für Automobilhersteller die Frage, welche Auswirkungen auf das derzeitige Werkstatt- und Teilegeschäft durch die sich ändernden Rahmenbedingungen zu erwarten sind und wie diesen wirkungsvoll begegnet werden kann.

Das IWF ist Partner in dem Forschungsprojekt „Werkstatt der Zukunft“ der Volkswagen AutoUni. Das Ziel des Projektes ist eine frühzeitige Identifikation werkstattrelevanter Trends und die Analyse möglicher Szenarien, um eine geeignete strategische Ausrichtung von Forschungs- bzw. Entwicklungsaktivitäten hinsichtlich der Werkstatttechnik, -organisation und -personalentwicklung zu unterstützen. Hierfür werden – ausgehend von den identifizierten Trends und Handlungsfeldern – Konzepte für diese drei Bereiche in einzelnen Teilprojekten entwickelt, erprobt. Hierbei stehen diese Teilprojekte in einem engen Austausch und werden in einem integrativen Rahmen miteinander vernetzt.

Keywords:

Laufzeit:

Ansprechpartner:

Entwicklung eines Glycerin-basierten biozidfreien Kühlschmierstoffs für die industrielle Metallbearbeitung Flyer

Mineralöl ist heute noch immer die Basis für technische Schmierstoffe in Prozessen zur Metallbearbeitung. Die Nutzung der endlichen Ressource Mineralöl ist mit drastisch steigenden Rohstoffpreisen verbunden. Auch aufgrund der Auswirkungen auf Gesundheit und Umwelt sollte der Einsatz von Mineralöl möglichst vermieden werden.

Mit der Entwicklung eines Kühlschmierstoffes auf der Basis von Glycerin und Wasser soll ein Fluid mit technisch guter Performance aber ohne die zuvor genannten Nachteile der Mineralölprodukte zur Verfügung gestellt werden. Es wird die Möglichkeit eröffnet, in einem bedeutenden Sektor der industriellen Produktion Mineralöl durch den nachwachsenden Rohstoff Glycerin zu ersetzen, der in großer Menge (400.000 t/a) als Beiprodukt in der Esteröl-/Biodieselherstellung anfällt und für den derzeit sinnvolle Verwendungsmöglichkeiten gesucht werden. Es ist abzusehen, dass Aspekte wie Werkstückkonditionierung, Recycling und Entsorgung deutlich umweltgerechter gehandhabt werden können. Außerdem ist die Eingliederung in eine kaskadische Nutzung denkbar.

Glycerin ist unschädlich für den Menschen und macht dennoch eine Biozidadditivierung des KSS überflüssig, was bei den konventionellen KSS bereits durch die Umweltschutz-orientierte Gesetzgebung (EU-Pestizidverordnung, 2005; REACH, 2007) zu einem schwerwiegenden Problem geworden ist und zukünftig für sie einen Wettbewerbsnachteil gegenüber dem Glycerinfluid darstellen wird.

Die Entwicklung eines neuen Schmierstoffs erfordert neben einer technischen Bewertung in Zerspanungsversuchen auch eine ökonomische Lebensweganalyse. In der Zerspanung mit geometrisch bestimmter und unbestimmter Schneide wird die technische Leistungsfähigkeit der wässrigen Glycerinlösung sowie die optimale Additivierung für die Zerspanung abgeleitet. Ferner wird das umweltentlastende Potential des Glycerinfluids im Vergleich zu mineralölhaltigen KSS im Rahmen eines Life Cycle Assessment (LCA) analysiert.

Keywords: Produktionsintegrierter Umweltschutz, Life Cycle Assessment

Laufzeit: 07/2008– 06/2010

Ansprechpartner: Dr.-Ing. R. Bock und A. Zein

ENOPA – Energieeffizienz durch optimierte Abstimmung von Produktion und TGA Flyer

In Industriezweigen wie der Lebensmittel- oder Pharmaindustrie findet die Produktion unter kontrollierten (klimatisierten) Umgebungsbedingungen statt, wobei das Produkt prozessbedingt definiert Wärme und Kälte ausgesetzt werden muss. Dies ist mit entsprechend hohem Energieeinsatz verbunden. Durch nicht klar definierbare Einwirkungen bzw. Wechselwirkungen innerer (z.B. Maschinen, verschiedene Warm-/Kaltbereiche) und äußerer Lasten (z.B. Wetter) ist eine optimale Auslegung der Gebäudetechnik allerdings nicht möglich. Diese Über- oder Unterdimensionierung führt zu nicht idealen Produktionsbedingungen, unnötigen Investitionen und Energieaufwänden. Im Forschungsprojekt Enopa – „Energieeffizienz durch optimierte Abstimmung von Produktion und TGA (technische Gebäudeausstattung)“ stellt sich daher die Frage, wie diese Einflüsse und Wechselwirkungen bei der Gestaltung und Steuerung der Produktion berücksichtigt und optimale Strategien mit besonderem Fokus auf die Energieeffizienz gefunden werden können. Dazu werden über die Kopplung verschiedener Simulationsansätze aus den Bereichen Gebäudetechnik, Gebäudeklima, Produktionsanlagen und Produktionsmanagement die Produktion ausgewählter Unternehmen modelliert, verschiedene Szenarien simuliert und ganzheitlich bewertet. Auf dieser Basis werden anschließend in verschiedenen Handlungsfeldern mögliche Maßnahmen zur Optimierung abgeleitet.

Keywords: Produktionsmanagement

Laufzeit: 06/2007–05/2010

Ansprechpartner: apl. Prof. Dr.-Ing. C. Herrmann und S. Thiede

PRODTECT– Entwicklung eines Softwaretools als ökologisch-ökonomisches Entscheidungswerkzeug unter Berücksichtigung sämtlicher Lebenszyklusphasen Flyer

Die ganzheitliche Produktbetrachtung in der Automobilindustrie gewinnt zunehmend an Bedeutung. Fahrzeugeigenschaften müssen, neben technischer und wirtschaftlicher Hinsicht, auch ökologisch lebenswegübergreifend analysiert, bewertet und an erweiterte gesetzliche Anforderungen angepasst werden. Bei der Durchführung einer Fahrzeuganalyse stehen die Automobilentwickler vor der Herausforderung, die Datenkomplexität eines Fahrzeugs zu bewältigen, die geeigneten ökologischen Indikatoren auszuwählen sowie diese bei der Bewertung und Analyse richtig einzusetzen. Daraus ergeben sich neue Anforderungen, die durch die Bereitstellung eines systematischen Ansatzes erfüllt werden sollen.

Im Projekt ProdTect Eco wird ein Softwarewerkzeug entwickelt, das den Entwickler komplexer technischer Produkte bei der Realisierung umweltgerechten Designs unterstützt, in dem umweltrelevante Bewertungen schon frühzeitig im Entwicklungsprozess zur Verfügung gestellt werden. Dies ermöglicht dem Entwickler auf Basis bestehender Daten (z.B. Produktstruktur, Materialdaten, Daten zu Herstellungs- und Verarbeitungsprozessen) bereits im Entwicklungsprozess Umweltauswirkungen im gesamten Produktlebenszyklus zu bestimmen und eine ökologische Optimierung in frühen Phasen des Entwicklungsprozesses zu ermöglichen. mehr

Keywords: Produktentwicklung, Life Cycle Assessment

Laufzeit: 06/2006–12/2007

Ansprechpartner: apl. Prof. Dr.-Ing. C. Herrmann

Systemforschung für filtriermittelfreie Kantenspaltfilter unter besonderer Berücksichtigung der reproduzierbaren Erhöhung der Standzeit Flyer

Zur Feinstbearbeitung von Werkstücken aus Hartmetalllegierungen werden nichtmischbare Kühlschmierstoffe (z.B. Mineralöl, synthetische Öle, …) eingesetzt, die sich bei der Bearbeitung des Werkstücks mit Werkstückspänen anreichern. Insbesondere Werkstückpartikel, die kleiner als 5µm sind, erfordern eine effektive Filtrierung, um den negativen Einfluss der Partikel im Zerspanungsraum zu verhindern und den Kühlschmierstoff möglichst lange wieder verwenden zu können. Die rückstandsfreie Filtrierung der Partikel aus dem Stoffstrom ist mit konventionellen Anschwemmfiltern oder Kantenspaltfiltern möglich. Die besondere Eigenschaft von Kantenspaltfiltern ist das Fehlen von Filtrierhilfsmitteln (z.B. Cellulose). Filtrierhilfsmittel müssen bei Anschwemmfiltern mit nachlassender Filtrierleistung ausgetauscht und als Abfall entsorgt werden. Die Firma Hoffmann-Filter kann mit dem Konzept des Kantenspaltfilters (filtriermittelfrei) eine hochfeine Filtrierung ermöglichen, mit der feinste Partikel herausgefiltert werden. Jedoch verblocken sich die verwendeten Filterkerzen unter bisher unbekannten Prozessbedingungen, so dass ein Einsatz in diesem technologisch und wirtschaftlich attraktiven Anwendungsgebiet heute noch nicht möglich ist. Mit Methoden der statistischen Versuchsplanung und -auswertung (Design of Experiment – DOE) werden die relevanten Stellgrößen und Wirkzusammenhänge, die zu einem Ausfall der Filtrierung führen, analysiert und optimale Prozessparameter auf Basis des DOE-Modells abgeleitet.

Keywords: Produktionsintegrierter Umweltschutz (PIUS)

Laufzeit: 03/2007–03/2009

Ansprechpartner: Dr.-Ing. R. Bock und A. Zein

GeProNet – Geschäftsprozesse und Netzwerkmanagement in der erweiterten Supply Chain zum Schließen von Produktkreisläufen Flyer

Die Entwicklung von innovativen Konzepten zum Schließen von Produktkreisläufen bildet den thematischen Rahmen für das Projekt GeProNet. Ziel des Projektes ist es insbesondere, durch Weiterentwicklungen in den Bereichen Netzwerkmanagement, Geschäftsprozessmanagement und IT-Management die Rückführung, Aufarbeitung und Wieder­ver­wen­dung von komplexen technischen Produkten und deren Komponenten wirtschaftlich darstellbar umzusetzen. Ein derartig hochwertiges Produktrecycling ermöglicht durch Ressourcen­einsparungen und die Vermeidung von Abfällen wesentliche Umweltentlastungen. Gleichzeitig können die Kosten der Umsetzung einer individuellen Produktverantwortung reduziert sowie neue Erlösquellen über den Absatz gebrauchter Produkte in Sekundärmärkten erschlossen werden. Ermöglicht wird dies durch die Zusammenarbeit der Akteure aus der Produktions- und der Nachgebrauchsphase in Netzwerkstrukturen. mehr

Keywords: End-of-Life Management, Prozessmanagement, After-Sales Management

Laufzeit: 01/2007–12/2009

Ansprechpartner: apl. Prof. Dr.-Ing. C. Herrmann

Mineralölfreier Schmierstoff auf Polymerbasis zur Kostensenkung und Ressourcenschonung in Prozessen der spanenden Fertigung und der Oberflächenbearbeitung Flyer

Mineralöl bildet die Basis für viele Kühlschmierstoffe (KSS) in der zerspanenden Fertigung. Bezüglich der Arbeitsphysiologie sowie der ökologischen Wirkung ist Mineralöl allerdings als nicht unproblematisch anzusehen.

Eine besondere Eigenschaft von Polymeren ist es, auf die Viskosität von Wasser einzuwirken und die Zähflüssigkeit zu erhöhen. Diese Eigenschaft bildet den Ausgangspunkt für die Entwicklung eines umweltverträglichen, wasserbasierten Polymerschmierstoffs mit definierten Schmiereigenschaften. Die Entwicklung eines neuen Schmierstoffs erfordert neben einer technischen Bewertung in Zerspanungsversuchen auch eine ökonomische Lebensweganalyse. In der Zerspanung mit geometrisch bestimmter und unbestimmter Schneide wird die Funktionalität von Polymeren und Additivsystemen experimentell untersucht und die technische Leistungsfähigkeit von polymeren Schmierstoffen sowie die optimale Additivierung für die Zerspanung abgeleitet. Ferner wird das umweltentlastende Potential der Polymerlösungen im Vergleich zu mineralölhaltigen KSS im Rahmen eines Life Cycle Assessment (LCA) analysiert.

Keywords: Produktionsintegrierter Umweltschutz, Life Cycle Assessment

Laufzeit: 07/2005–06/2008

Ansprechpartner: Dr.-Ing. R. Bock und A. Zein

PROFIL – Produktions- und Organisationsflexibilisierung im Life Cycle Flyer

In dem Projekt “ProfiL” werden in Zusammenarbeit mit mittelständischen Unternehmen der Elektronikindustrie, dem Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik und dem Institut für Fabrikbetriebslehre und Unternehmensforschung der TU Braunschweig sowie dem Fachbereich Arbeitspsychologie der Universität Konstanz Konzepte zur Planung, Bewertung und Einführung von Produktions- und Organisationsmethoden in KMU entwickelt. Dazu werden Methoden hinsichtlich ihres Aufwandes, Nutzenbeitrages und ihrer Wechselwirkungen bewertet und auf Basis eines strategisch orientierten Vorgehensmodells mit charakteristischen KMU-Profilen abgeglichen, um unternehmensspezifische Methoden-Mixe auszuwählen und anzupassen. mehr

Keywords: Produktionsmanagement

Laufzeit: 02/2005–03/2008

Ansprechpartner:

Abgeschlossene Projekte:

LIMA – Entwicklung eines Life-Cycle-Cost-Konzeptes für den Maschinen- und Anlagenbau Flyer

Deutsche Hersteller von Industriearmaturen zählen zu den Weltmarktführern in ihrer Produktbranche. Diese Position wird jedoch durch zwei Entwicklungen gefährdet: einen steigenden Import von preisgünstigeren Produkte aus asiatischen Ländern am Markt sowie den zunehmenden Kostendruck bei den Abnehmern von Industriearmaturen, was die Akzeptanz der Armaturen aus asiatischen Ländern steigert. Diese Armaturen sind hinsichtlich der Leistungskriterien über den Lebenszyklus (Ausfallwahrscheinlichkeit, Reparaturfreundlichkeit, Ersatzteilverfügbarkeit usw.) häufig qualitativ geringwertiger, können jedoch aufgrund der niedrigen Lohnkosten zu günstigeren Preisen angeboten werden. Aufgrund der langen Lebensdauer einer Armatur sind jedoch auch die Folgekosten der Lebenszyklusphasen nach der Herstellung zu berücksichtigen. So fallen beispielsweise große Kostenanteile für Wartung und Reparatur während der Nutzungsphase an. Zudem ist zu berücksichtigen, dass eine Armatur in der Regel in verfahrenstechnische Großanlagen verbaut wird (z.B. Kraftwerke oder Chemieanlagen), so dass ein Ausfall einer Armatur weiterhin sehr hohe Opportunitätskosten der Großanlage verursachen kann. Diese Kosten, welche in der Summe ein Vielfaches der Anschaffungskosten ausmachen können, werden bei den Entscheidungsfindungen häufig nicht ausreichend berücksichtigt. Dies hat zur Folge, dass dem Nutzer qualitativ geringwertiger Armaturen über den Lebenszyklus gesehen insgesamt höhere Kosten entstehen. Die Kaufentscheidung des Kunden sollten daher neben dem Anschaffungspreis alle im gesamten Produktlebenszyklus anfallenden Kosten, die so genannten Life Cycle Costs, berücksichtigen. Im Rahmen des Projekts wurde ein generisches Konzept zur Bestimmung der Lebenszykluskosten von Industriearmaturen entwickelt und in ein geeignetes Softwarewerkzeug überführt. Ein derartiges Konzept sichert den Kunden die Vergleichbarkeit verschiedener Angebote und ermöglicht den Herstellern, die Kosten Ihrer Produkte zu analysieren und transparent darzustellen.

Keywords: Life Cycle Costing

Laufzeit: 04/2005–04/2007

Ansprechpartner: apl. Prof. Dr.-Ing. C. Herrmann

CycleNet – Gestaltung und Lenkung von Stoffstrom-Netzwerken zum Recycling komplexer Verbundprodukte Flyer

Geringe Rücklaufmengen an Altgeräten und stochastische Schwankungen erschweren die systematische Rückführung und Verwertung von elektr(on)ische Produkten. Weiterhin führen eine hohe Variantenvielfalt und Komplexität von Produkten bei vorwiegend kleinen Betrieben zu steigenden Kosten. Die Zielsetzung des Projekts ist es, Handlungsempfehlungen zur strategischen Gestaltung von Recycling-Netzwerken zu entwickeln und somit eine optimierte Lenkung der Stoffströme innerhalb der Netzwerke sicherzustellen. Die positiven Netzwerkeffekte liegen u.a. in der Nutzung von Größendegressionseffekten, Verteilung von Risiken und Investitionen im Netzwerk und Verstetigung des Altproduktstroms. Zur Entwicklung von optimierten Recyclingnetzwerkstrukturen werden Stoffstrommodelle mit effizienter Allokation entwickelt und simulationsbasiert hinsichtlich variierender Kostenfaktoren und Altgerätespektren optimiert.

Keywords: End-of-Life Management

Laufzeit: 2001–2002 und 2004–2005

Ansprechpartner: apl. Prof. Dr.-Ing. C. Herrmann

E2PRO – Internet-/Intranet- basierte Wissensbereitstellung für die Produktentwicklung Flyer

Neue Materialien und Technologien bieten effiziente Lösungen für steigende Anforderungen an Produkte durch verbesserte Funktionen, knappe Zielkosten und rechtliche Vorgaben. Knappe Entwicklungsressourcen und Zeitdruck erschweren jedoch die Evaluierung und den Einsatz neuer Lösungen. Um die Potentiale einer Produktverbesserung effektiv zu nutzen, soll im Rahmen des Förderprogramms Energieforschung/Energietechnologien zur Reduktion der CO2-Emissionen des BMWA der Einsatz innovativer Technologien in der Produktentwicklung erleichtert werden durch den Aufbau einer Internetplattform, die Produktentwicklern bewertete Informationen über innovative Materialien und Technologien als Entscheidungsunterstützung zur Verfügung stellt.

Keywords: Produktentwicklung

Laufzeit: 2002–2005

Ansprechpartner: apl. Prof. Dr.-Ing. C. Herrmann

STREAM – Stoffstrombasiertes Supply Chain Management zur Schließung von Materialkreisläufen Flyer

Fehlende Informationen über die Zusammensetzung und Inhalte von Elektro(nik)geräten sowie die Anforderungen an wiederaufgearbeitete Bauteile und Materialien erfordern methodische Ansätze zur überbetrieblichen Planung und Steuerung von Stoffströmen. Zielsetzung des Projekts STREAM ist die Schließung von Materialkreisläufen und Erhöhung der Recyclingquote sowie Etablierung alternativer Recyclingstrategien für Elektro(nik)geräte. Es werden strategische Planungsinstrumente zur Bewertung technisch ökonomischer Szenarien entwickelt und operative Instrumente zur Koordination von Prozessen zur Planung sowie Steuerung sukzessive entwickelt und ausgestaltet. mehr

Keywords: Produktionsmanagement, End-of-Life-Management

Laufzeit: 2001–2004

Ansprechpartner: apl. Prof. Dr.-Ing. C. Herrmann

SCHLEIFSCHLAMMENTÖLUNG - Umweltverträgliche Produktion durch Rückgewinnung von Kühlschmierstoffen aus Schleifschlämmen Flyer

Bei der Oberflächenbearbeitung durch Schleifen fallen in Deutschland pro Jahr ca. 150 000 bis 250 000 t Schleifschlamm an. Diese ölbehafteten Metallspäne sind als Sonderabfall zu entsorgen. Trennt man jedoch Metall und Kühlschmierstoff, kann der Schmierstoff in den Bearbeitungsprozess zurückgeführt werden. Die ölfreien Späne können nach einer Pelletierung ebenfalls recycelt werden.

Extraktive Entölungsverfahren gewährleisten Restölgehalte von unter 1%. Durch den aufwendigen Prozessablauf sind jedoch nur geringe Durchsatzmengen möglich. Abhilfe kann hier eine Verfahrenskombination mit mechanischen Pressverfahren schaffen. Der Schleifschlamm wird vorgepresst, damit die größten Mengen an KSS entfernt werden und das Volumen für die anschließende Extraktion verringert wird. Der Durchsatz wird so erheblich gesteigert. In dem entwickelten Verfahren wird der ölfreie Schlamm nach der vollständigen Entölung zu Pellets verpresst und anschließend z.B. in Stahlwerken weiter verwertet.

Keywords: Produktionsintegrierter Umweltschutz

Laufzeit:

Ansprechpartner: apl. Prof. Dr.-Ing. C. Herrmann und Dr.-Ing. R. Bock

Untersuchung der Nutzung von Tierfetten als alternativer Schmierstoff Flyer

Kühlschmierstoffe (KSS) werden bei der spanenden Metallbearbeitung eingesetzt. Sie bestehen aus einem Grundöl – meist ein Mineralöl – und einer Vielzahl von Additiven, die Gesundheitsprobleme wie etwa Haut- und Atemwegserkrankungen hervorrufen können. KSS auf Basis nachwachsender Rohstoffe können eine umweltverträglichere und weniger toxische Alternative darstellen. Verschiedene Esterverbindungen auf Basis von Pflanzenölen, Tierfetten und Altspeisefetten werden hinsichtlich ihrer technologischen, ökologischen und ökonomischen Eignung mit den herkömmlichen KSS auf Mineralölbasis verglichen. Die technologische Bewertung erfolgt durch Schleifversuche im Technikumsmaßstab und in der Serienfertigung (Kurbelwellenfertigung). Ergänzend werden in einer ökonomischen und ökologischen Lebensweganalyse (Life Cycle Costing und Life Cycle Assessment) die Lebenszykluskosten und potentiellen Umweltwirkungen der Schmierstoffe analysiert und bewertet.

Keywords: Produktionsintegrierter Umweltschutz (PIUS), Life Cycle Assessment

Laufzeit:

Ansprechpartner: apl. Prof. Dr.-Ing. C. Herrmann

GINA - Ganzheitliche Innovationsprozesse in modularen Unternehmensnetzwerken Flyer

Grundlage für den Erfolg von – insbesondere auch mittelständischen – Unternehmen sind Innovationen. Wegen ihrer Neuartigkeit und Komplexität bergen Innovationen Chancen, aber auch Risiken in sich. In kooperativen Unternehmensnetzwerken können diese Risiken minimiert und sich ergebende Chancen genutzt werden. In vielen Unternehmen ist jedoch die Gestaltung von komplexen und neuartigen Innovationsprozessen problematisch. Das Ziel dieses Verbundvorhabens ist es, durch den optimalen Einsatz von Methoden zur Analyse, Gestaltung, Steuerung und Bewertung von betrieblichen und überbetrieblichen Innovationsprozessen kooperative Innovationsprojekte erfolgreicher durchführen zu können. mehr

Keywords: Produktentwicklung

Laufzeit: 2001–2004

Ansprechpartner: apl. Prof. Dr.-Ing. C. Herrmann

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TU Braunschweig, Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik, 15.6.2011