Projektbeispiele

Eine Übersicht von Referenzprojekten bzw. Projektbeispiele aus unterschiedlichen Fachgebieten. Für eine kategorisierte Ansicht der Projektbeispiele rufen Sie bitte die Seite Projektreferenzen auf.

Entwicklung eines Wasserstoff-PFI-Rails (Port Fuel Injection)

PFI-Rails (Port Fuel Injection)

Entwicklung eines funktionsfähigen Prototypen (bis B-Muster) für ein Wasserstoffrail eines Heavy-Duty-Verbrennungsmotors. Die Bauform der Kraftstoffeinspritzung war Port Fuel Injection (PFI, hier beispielhaft nähere Informationen von Bosch).

  • Ermittlung der maßgeblichen Anforderungen, aus dem konkreten Anwendungsfall und regulatorisch
  • Bestimmung
    • einer geeigneten Anordnung/eines Entwurfs im Bauraum
    • der Fertigungsverfahren für Einzelteile und die Baugruppe unter Berücksichtigung spezieller Anforderungen durch den Einsatz in einer Wasserstoffanwendung
    • erreichbarer Toleranzen für Anschlussgeometrien und die Baugruppe insgesamt
    • der umsetzbaren Restschmutzanforderungen
  • Festlegung eines Entwurfs auf Basis von „Injektoraufnahmen“
  • Konstruktion und Erstellung der Fertigungsunterlagen für unterschiedliche Volumen- und Injektorvarianten
  • Durchführung von Lötversuchen zur Ermittlung der erforderlichen Parameter
  • Teilnahme an der D-FMEA und P-FMEA zur Absicherung des Designs und des Prozesses
  • Konstruktion und Erstellung von Fertigungsunterlagen für Versuchsanordnungen (Validierung), Werkzeugen und Vorrichtungen
  • Fortlaufende Abstimmung mit dem OEM, Musterbau und Lieferanten sowie weiteren Projektbeteiligten
  • Projektdokumentation gem. IATF bis in B-Muster-Reife

Die Projektbearbeitung erfolgte in enger Abstimmung mit dem Kunden unter Nutzung seiner Ressourcen, wie z.B. Validierung und Musterbau.

Retrofit eines schiffbaulichen Aggregats

Für einen Systemanbieter für Filtrationsanlagen wurde die Planung für ein Retrofit-Projekt durchgeführt. Ein bestehendes schiffbauliches Aggregat, das sich im Schiffsmaschinenraum befand (hier beispielhaft Informationen zu einem Oily water separator), sollte durch eine neue, leistungsfähigere Version ersetzt werden.

Dafür musste der Bauraum auf dem Schiff erfasst werden, was mithilfe eines 3D-Scans durchgeführt wurde. Der Scan wurde so durchgeführt, dass sämtliche Anschluss- und Störgeometrien für die Auslegung und Konstruktion des neuen Aggregats in einem CAD-Modell umgesetzt werden konnten. Da sich am geplanten Bauraum noch das bisherige Aggregat befand, musste der 3D-Scan von vielen verschiedenen Blickwinkeln ausgeführt werden. Diese individuelle Scandaten wurden dann in der Datenaufbereitung zu einer gemeinsamen Punktewolke aufbereitet.

Diese Daten haben im Projektverlauf zu einer erheblichen Beschleunigung geführt, da bis auf den 3D-Scan keine weiteren Vor-Ort-Aufnahmen notwendig waren. Auch die Einhaltung erforderlicher Mindestdurchgangsbreiten konnte durch das mitgescannte Umfeld sichergestellt werden.

Das neue Aggregat wurde nach verfahrenstechnischen Vorgaben und unter Berücksichtigung des erfassten Bauraums entworfen, konstruiert und in Fertigungsunterlagen umgesetzt.

Product Manufacturing Information – Fertigungs­informationen im 3D-Modell

Umstellung von Kundendaten vom klassischen Aufbau 3D-Modell und 2D-Fertigungszeichnung auf 3D-Modell mit fertigungsrelevanten Informationen (BMI – Building Information Modeling im Bauwesen oder PMI – Product Manufacturing Information im Maschinenbau genannt). Es wurden vorhandene CAD-Modelle in die neuen Datenstrukturen überführt. Hierzu musste anfangs festgelegt werden, welche Angaben (z.B. Formtoleranzen, Lagetoleranzen, Maßtoleranzen und Oberflächenbeschaffenheiten) in die 3D-Modelle übernommen werden sollten. Es wurde eine Richtlinie erstellt, nach der die Umsetzung der Informationen vorgenommen wurde.

Im Projektverlauf zeigte sich, dass das Bearbeiten von 3D-Modellen mit vielen bearbeiteten Flächen bzw. vielen Funktionsflächen u.U. erheblich aufwändiger war, da die zusätzlichen Angaben an jeder dieser Flächen anzutragen waren. Diese Aufwände rentieren sich erst dann, wenn die Zeiten zur Programmierung der Bearbeitungsmaschinen durch Nutzung dieser Daten reduziert werden können.

Schüttguthandling

Ein Kunde, ein Spezialist für das Schleifen von Schienen bzw. die damit in Verbindung stehende technische Ausrüstung, hatte ein neues Verfahren zur Herstellung von Schleifkörpern entwickelt, dass nun erprobt werden sollte. Die Schleifkörper wurden in sogenannten Schleifwagen eingesetzt. Die Schleifkörper wurden in Heizpressen aus einer Korund-Mischung hergestellt. Zur Befüllung der Heizpressen musste eine Lösung für das Schüttguthandling erarbeitet werden.

Die einzelnen Bestandteile der Korund-Mischung mussten jeweils aus Silos entnommen werden und in einen Mischer verbracht werden. Der Inhalt des Mischers war wiederum in ein Silo zu befüllen, der direkt an den Heizpressen angeordnet war. Aufgrund der räumlichen Gegebenheiten war es nicht möglich, die Silos soweit oberhalb der Heizpressen anzuordnen, dass das Schüttgut in den weiteren Verarbeitungsschritten ausschließlich durch Schwerkraft gefördert werden konnte. Daher musste ein Lift eingesetzt werden.

Das System zum Schüttguthandling bestand daher aus einem Kipplift, der die aufbereitete Korund-Mischung in den Silo abladen konnte. Vom Silo aus führte eine Schüttgutrutsche, die mit einer Dosierklappe versehen war, zu den Stationen mit den zu befüllenden Formen für die Schleifkörper.

Die Anlage wurde konzipiert und entworfen, zur Preisermittlung wurde Systemlieferanten für Lifte angefragt. Abschließend erfolgte die Konstruktion und Zeichnungserstellung.

Entwicklung eines Wasserstoff-DI-Rails (Funktionsmuster)

Ein DI-Rail mit Injektorleitungen

Entwicklung eines Wasserstoff-DI-Rails (Direct Injection, hier beispielhaft nähere Details von Bosch) bis zu funktionsfähigen Prototypen (Funktionsmuster) für einen Heavy-Duty-Verbrennungsmotors.

  • Ermittlung der maßgeblichen Anforderungen, aus dem konkreten Anwendungsfall sowie regulatorisch
  • Bestimmung einer geeigneten Anordnung/eines Entwurfs im Bauraum
  • Festlegung eines Entwurfs auf Basis eines Zielvolumens
  • Konstruktion und Erstellung der Fertigungsunterlagen für das Rail, Injektorleitungen und Feed-Leitung
  • Teilnahme an der D-FMEA und P-FMEA zur Absicherung des Designs und des Prozesses
  • Konstruktion und Erstellung von Fertigungsunterlagen für Versuchsanordnungen (Validierung), Werkzeugen und Vorrichtungen
  • Fortlaufende Abstimmung mit dem OEM, Musterbau und Lieferanten sowie weiteren Projektbeteiligten
  • Projektdokumentation in Anlehnung an IATF bis zu ersten Funktionsmustern

Die Projektbearbeitung erfolgte in enger Abstimmung mit dem Kunden unter Nutzung seiner Ressourcen, wie z.B. Validierung und Musterbau.

Dosieranlagen und Mischtechnik

Für einen Systemanbieter für Farbdosieranlagen (hier beispielhaft Informationen eines solchen Anbieters) wurden in verschiedenen Projekten (Dosieranlagen und Mischtechnik bezeichnen unterschiedliche Funktionseinheiten) z.T. auf Basis alter Auftragsdaten Variantenkonstruktionen für längs angeordnete und zirkuläre Dosieranlagen erstellt. Die Komponenten der Altanlage wurden, soweit möglich, übernommen und nur punktuell an den Stellen neue Bauteile verwendet, die sich auch funktional von der alten Anlage unterschieden haben. Zentrale Anforderungen dieser Projekte waren vorgegebene Ventilanzahlen und der gewünschte Platzbedarf der Anlagen.

Zusätzlich wurde eine Mischanlage komplett neu entworfen und konstruiert. Bei der Umsetzung der Mischanlage mussten u.a. die Wartbarkeit und der Wechsel des Rührers berücksichtigt werden, darüber hinaus musste eine Kinematik für eine Höhenverstellung umgesetzt werden.

Redesign Gewinderollkopf

Ein existierender Gewinderollkopf (Tangential-Gewinderollen) sollte im Rahmen eines Redesigns optimiert werden. Die vorhandene Konstruktion zeigte eine Schwäche bei der Auslösung des Rollvorgangs – es konnte passieren, dass die Auslösung nicht stattfand und der Rollvorgang damit nicht durchgeführt wurde. Der Auslösevorgang erfolgte vollständig mechanisch über einen federnd gelagerten Stift, der durch das Werkstück eingedrückt werden sollte. Diese Fehlfunktion wurde im laufenden Betrieb nicht bemerkt, da der gesamte Fertigungsprozess automatisiert ablief.

Es wurde ein Konzept für einen neuen Gewinderollkopf erarbeitet, bei dem zwei grundlegende Änderungen vorgenommen wurden. Die Auslösemechanik, die die Anfangsenergie für die Bewegung der Rollkörper liefert, wurde stark vereinfacht und konnte so auf einem wesentlich kleineren Bauraum untergebracht werden.

Die Auslösung des Rollvorgangs wurde von der ursprünglichen Mechanik umgestellt auf einen Taster, der wiederum einen Haltemagneten angesteuert hat. Die Umstellung auf die elektronische Auslösung konnte gleichzeitig genutzt werden, um den Rollvorgang zu überwachen und eine Störung zu melden, wenn dieser nicht oder nur teilweise stattgefunden hat. 

Im Rahmen des Projekts wurde ein Prototyp des neuen Gewinderollkopfes hergestellt, der über LEDs den erfolgreichen Rollvorgang signalisieren konnte.

Pontons mit Lastabsenk­einrichtung

Bei den Pontons mit Lastabsenkeinrichtung handelt es sich um schwere Ausrüstung zur Platzierung von Schwerkraftfundamenten.

Der Kunde hatte eine Anlegestelle für ein Fährschiff projektiert. Das Fährschiff sollte mit der Laderampe an eine befestigte Anlegestelle fahren und musste dann gegen seitliches Abdriften und Wegdrehen gesichert werden. Hierfür war vorgesehen, hinter dem Heck des Schiffs jeweils seitlich mit Abstand Bojen (Mooring Buoys) zu platzieren, an denen das Heck vertäut werden konnte. 

Die Bojen sollten an einem Fundament (Schwerkraftfundament) befestigt werden, das aus mehreren gegossenen Betonblöcken bestand, die eine Kette bildeten. Diese Betonblöcke, bzw. diese Kette aus Betonblöcken mussten auf dem Seeweg vom mehrere Kilometer entfernten Produktionsstandort zu der geplanten Anlegestelle verbracht und dort in ihrer vorgesehenen Position abgesenkt werden.

Es wurde ein Konzept für Pontons mit Lastabsenkeinrichtung erarbeitet. Mit dem Ponton konnte jeweils ein Betonblock transportiert und über eine einfache Hydraulik ohne zusätzliche Energiequelle abgesenkt werden. Es konnten mehrere Pontons miteinander gekoppelt werden, so dass diese einen Schleppverband bildeten. Die Kette aus Betonblöcken konnte so über den Seeweg geschleppt werden und die Betonblöcke wurden am Einsatzort abgesenkt.

Im Rahmen des Projekts wurde abschließend die Konstruktion und die Zeichnungserstellung durchgeführt.

Vertausch­sicherung für Entnahmelanzen

Der Kunde war mit einer Reinigungsmaschine für medizinische Operationsgeräte (u.a. Endoskope) auf dem Markt vertreten. Die Reinigungsmaschine hatte jedoch eine konzeptionelle Schwäche, so dass es zu einer unbemerkten Fehlbedienung kommen konnte. Dies konnte durch die Entwicklung einer Vertauschsicherung für Entnahmelanzen verbessert werden.

Es gab in der Reinigungsmaschine unterschiedliche Medien für Spül- und Reinigungsvorgänge, die in Kanistern bevorratet wurden. Zur Entnahme durch die Reinigungsmaschine wurden die Kanister mit Entnahmelanzen bestückt. Beim Austauschen der Kanister konnte es jedoch zu einem Vertauschen der Kanister kommen, da sich diese sehr ähnlich sahen und auch die gleiche Anschlussgeometrie besaßen. D.h. im Worst Case konnte der gesamte Reinigungsprozess durchlaufen werden, allerdings mit einer falschen Abfolge der Reinigungs- und Spülmedien.

Kundenseitig wurde ein Anschlussadapter entworfen, der an den Maschinen nachgerüstet werden sollte. Dieser war jedoch aufwändig gestaltet und die Umsetzung mit einem hohen Aufwand verbunden.

Das kundenseitige Konzept wurde verworfen und stattdessen eine einfache, nachrüstbare mechanische Sperre entwickelt, die in Kombination mit einer angepassten Entnahmelanze ein Vertauschen verhindert hat. Die mechanische Sperre konnte als einfaches Spritzgussbauteil in der erforderlichen hohen Anzahl günstig gefertigt werden. Das Projekt „Vertauschsicherung für Entnahmelanzen“ war mit dem Entwurf des Bauteils beendet, der Kunde hat die weitere Umsetzung dieser Lösung vorgenommen.

LUER-Adapter mit Druckausgleich

Das Projekt „LUER-Adapter mit Druckausgleich“ begann kundenseitig mit der Feststellung, dass bei der Erprobung eines Prototypen für eine Reinigungsmaschine für medizinische Operationsgeräte eine konzeptionelle Schwäche in der Maschinensteuerung sichtbar wurde. Ein LUER-Anschluss ist eine in der Medizintechnik weit verbreitete Anschlussform.

Die in der Maschine zu reinigenden Geräte wiesen verschiedene Kanäle unterschiedlichen Durchmessers auf, die jeweils gereinigt und gespült werden mussten. Hierfür wurden maschinenseitig vorhandene Schlauchanschlüsse mit passenden Adaptern an das jeweilige Operationsgerät angeschlossen.

Die Reinigungsmaschine bzw. die Steuerung war so konzipiert, dass sie anhand des Druckwiderstands einer Spül- und Reinigungsleitung erkennen sollte, ob eine Leitung angeschlossen ist oder nicht. Dies hat auch bei der überwiegenden Zahl der Anschlüsse funktioniert, jedoch war ein Anschlusstyp der Operationsgeräte so gestaltet, dass die Anschlussgeometrie bereits maschinenseitig einen so hohen Druckwiderstand erzeugte, dass ein nicht angeschlossener Zustand nicht detektiert werden konnte.

Zur Lösung des Problems wurde ein Anschlussadapter entwickelt, der über eine Kinematik im nicht angeschlossenen Zustand zusätzliche Entlastungsbohrungen freigegeben hat (geringer Druckwiderstand = nicht angeschlossen). Diese Entlastungsbohrungen haben sich beim Anschluss an das Operationsgerät geschlossen, so dass beide Zustände, wie im Konzept der Maschinensteuerung vorgesehen, erkannt werden konnten.

Der Anschlussadapter wurde konstruiert und die Fertigungsunterlagen wurden erstellt. Kundenseitig erfolgte die erfolgreiche Erprobung der Prototypen.