Montagestationen

Für einen Kunden, der Produktionslinien im Automobilbereich entwickelt, wurden Montagestationen für eine Doppelkupplung entworfen und konstruiert.

Die Doppelscheibenkupplung sollte in mehreren Prozessschritten an verschiedenen Stationen montiert werden. Die Montagevorgänge waren dabei im Wesentlichen Füge- bzw. Pressvorgänge, die entweder manuell oder teilautomatisch ausgeführt werden sollten. An den zu erstellenden Stationen sollten die notwendigen Bauteile bevorratet werden und zwischen den Stationen sollten die teilfertigen Baugruppen auf einem Transfersystem verfahren werden. An den einzelnen Stationen sollte jeweils die ID des empfangenen Werkstückträgers ausgelesen und die absolvierten Fertigungsschritte gespeichert werden.

Der Entwurf und die Konstruktion wurden auf mehrere Teams aufgeteilt, die jeweilige Montagestationen vollständig übernommen haben. Nach anfänglicher Abstimmung zu einheitlicher Datenhandhabung, Konstruktionsrichtlinie und den Schnittstellen wurde die Montagestationen entworfen und konstruiert. Für mehrere Stationen konnten Wiederholbaugruppen entworfen werden, da sich bestimmte Merkmale an den einzelnen Stationen wiederholten.

Studie AKW-Schutzeinrichtung

Im Zuge der geplanten Laufzeitverlängerung für Kernkraftwerke sollten für diese verschiedene Ertüchtigungsmaßnahmen erarbeitet und umgesetzt werden.

Eine Studie zu den Folgewirkungen eines Flugzeugabsturzes auf ein spezifisches Atomkraftwerk hatte gezeigt, dass Teile des Reaktors größeren Kraftauswirkungen ausgesetzt sein könnten, so dass mit austretender Radioaktivität zu rechnen gewesen wäre. Insbesondere der Bereich des Reaktordeckels sollte geschützt werden.

Es wurden mehrere Lösungsansätze erarbeitet und hinsichtlich ihrer Eignung untersucht. Dabei wurde sowohl die technische Machbarkeit als auch die wirtschaftlichen Erfordernisse berücksichtigt. Eine zentrale Anforderung war, dass die zu entwerfende Schutzeinrichtung zum einen die sehr großen äußeren Belastungen aufnehmen muss, als auch der Zugang zum Reaktor, z.B. für den Brennstabwechsel, weiterhin möglich sein muss.

Favorisiert wurde eine Schutzkonstruktion (geschweißte Stahlstruktur), die die gesamte Energie durch plastische Formänderung aufnehmen konnte. Dies bedeutete, dass die Schutzeinrichtung mit Erfüllung ihres Zwecks zerstört wurde. Das war angesichts der sehr hohen äußeren Belastungen auch wirtschaftlich sinnvoll. Eine alternative Lösung, die aus einer starren Struktur bestand, die auf Dämpfern aufgesetzt war, wäre mit wesentlich höherem Aufwand verbunden gewesen.

Die Schutzeinrichtung wurde so weit entworfen, dass ein dynamischer FEM-Nachweis durchgeführt werden konnte und ein Abschlussbericht zum erarbeiteten Konzept erstellt werden konnte.

Wasserstoffverteilsystem für eine APU

Wasserstoff-APU

Erarbeitung der technischen und normativen Anforderungen an ein Wasserstoffverteilsystem für eine APU (Auxiliary Power Unit) auf Basis einer Brennstoffzelle. Das System wurde mit den Hauptelementen vom Kunden definiert, so dass das Hauptaugenmerk auf den Schnittstellen zu den einzelnen Komponenten sowie der Leitungsführung im System lag.

Entwurf der notwendigen Leitungen, der Verteilerleiste sowie diverser Fittings und Anschlussadapter sowie anschließende Konstruktion und Erstellung der Fertigungsunterlagen. Begleitung der Prototypenfertigung.

Ausgeführt wurde die Konstruktion überwiegend mit metallisch dichtenden Verbindungen (Kugel-Kegel-Prinzip), eine Verbindung, die sich in Hochdruckanwendungen wie z.B. Common-Rail-Diesel, bewährt hat.

Interface Coordination für externes Engineering

Für einen Kunden im Bereich Automotive wurde zur Entlastung der Konstruktionsabteilung ein externes Team von Konstrukteuren aufgebaut (Offshoring). Hierbei wurde die

  • Klärung der technischen Schnittstellen für den Datenexport und -import aus Teamcenter/Siemens NX übernommen sowie
  • die Workflows und Formulare für die Vergabe von Arbeitspaketen erarbeitet, weiterhin erfolgte die
  • organisatorische und fachliche Betreuung der externen Konstrukteure sowie die
  • Qualitätsprüfung der Arbeitsergebnisse und das
  • Projektcontrolling auf Basis der einzelnen Arbeitspakete.

Das Projektteam war international und die fachliche und organisatorische Abstimmung erfolgte auf Englisch. Die im Rahmen der Arbeitspaketen umgesetzten Tätigkeiten waren Konstruktion und Zeichnungserstellung, die Interface Coordination hat sich auf das Projektmanagement fokussiert.

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.

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.

Product Owner Engineering, Wasserstoffanwendungen

Aufbau, Betreuung und Entwicklung eines kundenseitigen agilen Teams (Scrum) in der Rolle des Product Owner Engineering Wasserstoffanwendungen. Die abgewickelten Projektinhalte lagen sowohl im Bereich von stationären als auch von mobilen Wasserstoffanwendungen (gasförmig, Druck bis ca. 1.000 bar). Das Team setzte sich neben dem Product Owner Engineering aus folgenden Teammitgliedern zusammen: Scrum Master, Developer (Entwicklungsingenieure), Validierungsingenieure sowie für die einzelnen Auftragsabwicklungen auch Fertigung (Musterbau für A-Muster und B-Muster), Messtechnik und Qualitätsmanagement. Die Projektabwicklung erfolgte im Rahmen eines IATF-konformen Produktentwicklungsplans für die einzelnen Komponenten bzw. Systeme. Projektinhalte waren z. B.

  • Entwicklung von Rohrabmessungen und -schnittstellen (gestauchte Rohrenden) für Wasserstoffanwendungen
  • Entwurf und Konstruktion von Wasserstoffverteilsystemen (z. B. für eine Wasserstofftankstelle, verschiedene Multi-Element-Gas-Container (MEGC), Tanksysteme für Fahrzeuge) für stationäre und mobile Anwendungen
  • Fachliche und organisatorische Betreuung der Industrialisierung eines Wasserstoff-Rails (Port Fuel Injection und Direct Injection) für eine mobile Anwendung
  • Ausarbeitung des Scope of Work für die einzelnen Projekte; Pflege des Product Backlogs sowie der Produktentwicklungspläne in den einzelnen Musterphasen
  • Unterstützung des Vertriebs bei der Bewertung eingehender Anfragen hinsichtlich Anforderungen und zu erwartenden Entwicklungsaufwänden

Projekt­management­handbuch und Schulungen

Erstellen eines Projektmanagementhandbuchs zur Abwicklung von Aufträgen im Bereich Entwicklung und Konstruktion des Maschinenbaus. Das Handbuch diente zur Vermittlung von grundlegenden Informationen bezüglich unterschiedlicher Projektmanagementmethoden sowie einen auf das Unternehmen zugeschnittene Auswahl von Methoden zur Umsetzung in den einzelnen Aufträgen. Bestandteile waren u.a. Kommunikation im Projekt, Vertragsmanagement, Datenablage und Claim Management. Es wurden über längere Zeit wiederkehrende Schulungen auf Basis des Projektmanagementhandbuchs durchgeführt. Sowohl Schulungen als auch das Projektmanagementhandbuch hatten sowohl Projektleiter als auch Projektmitarbeiter als Zielgruppe.