Nennen Sie die Betriebsmittel
• Werkzeuge
• Vorrichtung
• Maschinen
• Hilfsstoffe
• Prüfmittel
• Handhabungseinrichtung
Beschriften Sie die „Ver- und Entsorgung eines Fertigungsprozesses“
Nenne die Basisfunktionen für die Werkstückhandhabung im Fertigungsfluss.
Nenne die Stufen der Werkstückhandhabung.
Stelle die Überwachung der Fertigung dar.
Was sind Hilfsstoffe?
Hilfsstoffe sind Stoffe, die bei der Herstellung und/oder vorgesehenen Nutzung eines
Gegenstandes eine vorgegebene Funktion erfüllen und im Enderzeugnis enthalten sind.
• Lacke, Schmierstoffe, Fügewerkstoffe
Was sind Betriebsstoffe?
Stoffe, die bei der Herstellung eines Gegenstandes notwendig, aber in diesem nicht
enthalten sind.
• Stoffe um Betriebsmittel zu betreiben
Sie 5 Kriterien nach denen Prüfmittel eingeteilt werden mit Bsp.
• Messgröße (Länge)
• Messprinzip (mechanisch)
• Messmethode (direkt)
• Verwendungszweck (Einzweck)
• Automatisierungsgrad (manuell)
Was sind Messmittel?
• Oberbegriff für anzeigende Messgeräte. Maßverkörperungen und Lehren sowie Hilfsmittel
• Prüfzwecke: Messmittel oder auch Prüfmittel
• Messen und Lehren werden mit Prüfmitteln durchgeführt
Nennen Sie die 3 Gruppen von Prüfmitteln mit Bsp.
Mechanische Messgeräte
• Messgeräte
▪ Anzeigende: Längen und Winkeln werden über bewegliche Teile auf einer
Skala oder Digitalanzeige angezeigt, die ein Ablesen des Messwertes
ermöglicht - Messschieber
▪ Maßverkörperung: Längen und Winkeln können direkt abgelesen werden -
Maßband
• Lehren: Verkörperung eines Maßes oder einer Form - Prüflehrdorn
• Hilfsmittel: Stützende oder übertragende Funktionen beim Messen und Lehren –
Stützwinde
Andere: Pneumatisch, Elektrisch, Optisch und Opto-Elektronische Messgeräte
Wie lautet die Definition von Handhaben?
Ist das Schaffen, definierte Verändern und vorübergehende Aufrechterhalten der
räumlichen Anordnung von geometrisch bestimmten Körpern in einem Bezugssystem.
• Handhabungseinrichtungen:
▪ Einzweckeinrichtungen: Erfüllen nur spezielle Teilfunktionen
▪ Ortsfesten oder mobilen universellen Roboter: Können ganze Handhabungs-
/Fertigungsaufgaben erfüllen
Was sind Einzweckeinrichtungen?
Technische Betriebsmittel, die für einen Einsatzfall innerhalb eines
Materialflussprozesses nur eine bestimmte Handhabungsteilfunktion erfüllen wie
Speichern, Menge Verändern, Bewegen, Sichern und Kontrollieren
Was sind Roboter?
• Universell einsetzbare Bewegungsautomaten mit mehreren Achsen, deren
Bewegungen bzgl. Bewegungsfolge und Kinematik frei programmierbar und ggf.
sensorgeführt sind
Nennen Sie die Einteilung von „Handhaben“ nach VDI 2860 und geben Sie jeweils ein
Beispiel.
• Speichern (geordnetes Speichern)
• Menge ändern (Teilen)
• Bewegen (Drehen)
• Sichern (Halten)
• Kontrollieren (Prüfen)
Welche Bestandteile der Werkzeuge sind von Bedeutung?
• Ausbildung der Wirkelemente
• Schnittstelle zur Maschine
• Konstruktiver Aufbau
• Fertigungsmöglichkeiten
• Handhabung
Wie kann eine unterbrechungsfreie Fertigung ermöglicht werden?
Einsatz der Werkzeuge zur richtigen Zeit in der richtigen Menge, der richtigen Qualität am richtigen Ort.
Skizzieren Sie den klassischen Werkzeugkreislauf.
Ordnen Sie im dargestellten Diagramm den Einsatzbereichen die dazugehörigen Fertigungskonzepte zu.
Nenne mindestens drei Fertigungskonzepte der spanenden Fertigung.
• Universalmaschinen
• BAZ
• Fertigungsinsel
• Fertigungszelle
• Fertigungssystem
• Sondermaschinen
Stelle den Zusammenhang zwischen den Fertigungskonzepten hinsichtlich Losgröße,
Produktivität und Teilevarianz, Flexibilität auf.
Nennen Sie die Formel zu Berechnung der Fertigungskosten mit n Teilvorgängen + geben Sie eine Legende an.
Skizzieren Sie den Verlauf der Fertigungszeiten über dem Zeitspanvolumen + geben Sie eine Legende an.
Zeichne die Abhängigkeit der Kostenfaktoren von der Losgröße auf.
Zeichne die Grenzwertbetrachtung für den Aufwand von Betriebsmitteln auf.
Nenne die 5 Teilbereiche des CIM (Computer Integrated Manufacturing)
• CAD (Computer aided Design)
• CAM (Computer aided Manufacturing)
• PPS (Prozessplanung und –steuerung)
• SIM/FEM (Simulation/Finite Element Method)
• CAQ (Computer aided Quality)
Was ist die Aufgabe einer rechnergestützen Fertigung?
• Steuerung bzw. Koordination von rechnergestützen Produktionsmaschinen
• Transport- und Lagereinrichtungen im Fertigungsbereich
• Koordination von Informations- und Materialfluss in flexibel automatisierten Fertigungseinrichtungen
Zeige die Strukturebenen der dezentralen Fertigung auf.
• Aktionsebene: Koordination von Aktoren und Sensoren• Steuerungsebene: Koordinierung einzelner Aktionen, dass Bearbeitungsprozesse entstehen – Ebene der Maschinensteuerungen
• Führungsebene: Fällen von dispositiven Entscheidungen, die das jeweilige Fertigungssystem betreffen
• Leitebene: Koordination der verschiedenen Arbeitssysteme eines Fertigungsbereichs, planende und kontrollierbare Aufgaben
• Planungsebene: Aufbereitung und zur Verfügung stellen der in den fertigungsvorgelagerten Bereichen erzeugten Informationen
Welche Aufgaben sind auf der Seite des Informationsflusses beim Fertigungsleitrechner zu erfüllen?
• Verwalten und Verteilen der NC-Programme
• Verwalten der Werkzeugbestände
• Fertigungsfeinplanung
• Roh- und Fertigteiltransport
• Werkzeugtransport und Späneentsorgung
Zeichne den Informations- und Materialfluss in einem komplexen CAM System.
Nenne typische Transportsysteme.
• Fahrerloses Transportsystem
• Rollenförderer
• Hängebahnen
Nenne Merkmale für eine rechnergestützte Fabrik.
• Automatische Fertigung eines variablen Produktionsprogramms bei direkter Rechnersteuerung
• Kontinuierliche Optimierung der Fertigungssteuerung und Ablaufplanung
• Bidirektionale Regelung des Materialflusses und der Bearbeitungsoperationen
• Dynamische Bereitstellung, Koordinierung und Zuweisung aller zu disponierenden Fertigungsmittel wie bspw. Materialien, Werkzeuge und WZM sowie Transport-, Spann- und Prüfmitteln
Zeige die vier Stufen der industriellen Revolution auf.
Definiere Industrie 4.0
• Technische Integration von CPS in die Produktion und die Anwendung des IOT in industriellen Prozessen
• Vernetzung technischer Systeme in Echtzeit
Was gehört zum Toolmanagement?
Zeichne den Material- und Informationsfluss beim Toolmanagement.
Sie möchten für die Fertigung eines komplexen Bauteils eine NC-Bahn mit Hilfe eines CAM-Systems erstellen. Welche Randbedingungen müssen Sie mit dem Maschinenbediener absprechen? Nennen Sie drei und erläutern Sie diese kurz.
• Fertigungsverfahren
• Spindeltyp
• Peripherie
Welche zwei Gruppen von Werkzeugvoreinstellgeräten gibt es?
• Maschinenexterne Geräte
• Maschineninterne Geräte
• Taktil
• Non-taktil
Werkzeuge besitzen geometrische, technologische und organisatorische Daten. Nennen Sie zu jedem dieser Oberbegriffe jeweils 2 Unterpunkte. Nenne charakteristische Prozessdaten in der spanenden Fertigung.
Nenne Messsysteme mit taktilen und non-taktilen Verfahren /
Nenne unterschiedliche Werkzeugvermessungsgeräte.
Nenne die unterschiedlichen Lagerstrategien
• Zentrale Lagerung (eine ortsfeste Werkzeugausgabe)
• Dezentrale Lagerung (mehrere Werkzeuglager/Werkzeugautomaten)
Nenne die 3 Eckpunkte einer effizienten Fertigung
• Rohstoffe
• Prozess-/Produktionsdaten
Erläutern Sie die Werkzeugradienkorrektur am Beispiel der Fertigung einer Fase. Nutzen Sie hierzu eine Skizze.
• Maschineninterne Vermessung
• Die Maschine kennt nur den Werkzeugbezugspunkt. Durch Messen wird der
Schneidenbezugspunkt bekannt.
Skizze einfügen!
Nennen Sie zwei Möglichkeiten der Werkzeugüberwachung und erläutern Sie jeweils kurz den Rückschluss auf den Werkzeugverschleiß
• Prozessbegleitende Überwachung: Durch stetiges Messen von Zerspankraft,
Wirkleistung oder Körperschall und Vergleichen mit Soll-Werten
▪ Bsp.: Piezoelektrische-Sensoren, Körperschallmessung, Lasermesssysteme,
Messung mittels KSS
▪ rechtzeitiges und zuverlässiges Erkennen von Fehlern
• Überwachung nach dem Prozess: Durch Geometriekontrolle des Werkzeugs vor und nach jedem Bearbeitungsprozess
▪ Maschinenextern: Werkzeugvermessungsgeräte oder -voreinstellgeräten
▪ Maschinenintern: Taster oder Lasersysteme
• Indirekte Überwachung durch Vermessung der Werkstücke: Über die Vermessung der Werkstücke
Nenne Vor- und Nachteile der prozessbegleitenden Prozessüberwachung.
Vorteile:
▪ Produktionszeit wird nicht verlängert
▪ Maschine kann bei Werkzeugabbruch im Augenblick gestoppt werden
▪ Vermeidung einer höheren Ausschussquote
Nachteile:
▪ Keine 100%ige Erkennungssicherheit
▪ Nicht für jede Bearbeitung geeignet
▪ Erkennung des Fehlers kann u.U. erst bei der Bearbeitung des nachfolgenden
Werkstücks erfolgen
Erläutere das Prinzip der piezoelektrischen Sensorik.
• Messung der Kräfte über lineare elektromechanische Wechselwirkung zwischen dem
mechanischen und dem elektrischen Zustand von Kristallen
• Erfassung der Ladungsverschiebungen in bestimmte Orientierungsausrichtungen des
Kristallgitters
• ein- oder mehrdimensionale Messung der Kräfte
Erläutere das Prinzip der Körperschallmessung.
• spezifische Schallfrequenzen während des Bearbeitungsprozesses
• Frequenzen der Maschinenantriebe sind anders als die Zahneingriffsfrequenz eines
Fräswerkzeuges
• Bruchgeräusche sind anders bzw. um ein Vielfaches größer als Arbeitsgeräusche
• Übertragung der Signale: rotierender Sender am WZ und festen Empfänger, Sensor
am WZ, KSS-Strahl als Schallwellenleiter
Erläutere das Prinzip der Lasermesssysteme.
Nenne vor- und Nachteile der Überwachung nach dem Prozess.
• Vorteile:
▪ Erkennung von Werkzeugschäden und daraus resultierende notwendige
Korrekturen von der Bearbeitung des folgenden Werkstücks
• Nachteile:
▪ Erhöhung der Produktionszeit durch höhere Nebenzeiten
▪ Erkennung eines defekten Werkzeugs meist zu spät - Ausschussproduktion
Nenne Vor- und Nachteile der indirekten Überwachung durch Vermessung der
Werkstücke
▪ direkte Kontrolle der Werkstückgeometrie und geringe Einfluss auf die
Produktionszeit, da Produktion nicht angehalten werden muss
▪ zu spätes Erkennen von Ausschuss
▪ Abweichungen mit der Soll-Geometrie können nicht eindeutig dem
Werkzeugverschleiß zugeordnet werden, da viele Faktoren Einfluss haben
Nenne je zwei Chancen und Risiken des Tool-Managements
• Chancen:
▪ Konzentration aufs Kerngeschäft
▪ Transparente Kostenübersicht
• Risiken:
▪ Innovationsverlust
▪ Abhängigkeit vom Tool-Manager
Nenne die Automatisierungsgerade beim Tool-Management
• Beschaffung und Aufbereitung der Werkzeuge für den betreuten Prozess
• Beratung durch Tool Manager
• Interner Transport der Werkzeuge, Technische Gutachten, Prozessoptimierung
• Logistik, Administration, Aufbereitung aller Werkzeuge durch LMT
• Complete Care
Wie lautet die Definition der Werkzeugverwaltung nach Sandvik?
Werkzeugverwaltung ist die komplette Steuerung aller Werkzeuge und der
entsprechenden Betriebsmittel sowie der Werkzeugdaten.
Zeige das Werkzeugverwaltungssystem auf.
Welche Alternativen zum Toolmanagement gibt es?
• Outsourcing: Fremdvergabe an externen Dienstleister
▪ komplett
▪ selektiv: auf Grundlage einer ACB-Analyse - 80% des Umsatzes werden von
20% der Produktionsgüter erreicht
• Effiziente Werkzeuglagerung:
▪ zentrale Lagerung
▪ dezentrale Lagerung
• Werkzeugverwaltung im CAM-System: Vernetzung von Konstruktion und
Fertigungsabteilung
• Werkzeugverwaltung im bestehenden SAP-System: Angaben zu Werkzeugdaten wie
Lager- und Einsatzort, -dauer, Anzahl gefertigter Teile etc.
Welche Vor- und Nachteile hat das Outsourcing?
• Konzentration auf Kernkompetenz
• Veränderung der Kostenstruktur
• Abhängigkeit vom Dienstleister
• Verlust des Knowhows durch komplette Auslagerung
Nenne Vorteile der dezentralen Lagerung.
• kürzere Wegezeiten – kürzere Stillstandszeiten
• Reduzierung der Teilevielfalt
• Nachvollziehbarkeit des Werkzeugkreislaufs
Was ist CIMSOURCE?
• Vereinigung von 22 Werkzeugherstellern, die eine gemeinsame Werkzeugdatenbank mit insgesamt 220.000 Werkzeugkomponenten im Internet anbieten
Nenne die Zielfunktion eines Fertigungsprozesses.
Die wirtschaftliche Herstellung eines Teiles oder Loses unter Einhaltung vorgegebener
Qualitätsmerkmale unter Vermeidung einer Umweltbelastung.
Nenne die Schnittstellen der Vorrichtung.
• Mensch
• Werkzeugmaschine
• Handhabungsgeräte
• Werkstück
Was ist eine Vorrichtung?
Eine Vorrichtung ist ein Fertigungsmittel, die an Werkstücke gebunden sind und
unmittelbar in Beziehung zum Arbeitsvorgang stehen. Sie dienen dazu, Werkstücke zu
positionieren, zu halten oder zu spannen und ggf. ein oder mehrere Werkzeuge zu führen.
Vorrichtungen sind Fertigungsmittel und gehören als solche zu den Betriebsmitteln. Sie
werden in der Regel in Verbindung mit anderen Fertigungsmitteln wie WZM, WZ,
Werkzeugspannern, u.a.m verwendet.
Nenne Ziele und Zwecke einer Vorrichtung
Primär: Erfüllen einer Funktion und Qualitätsansprüchen
Sekundär: Verallgemeinerung des Fertigungsablaufs durch geometrische und
technologische Anpassung
Tertiär: zeitliche und technologische Optimierung des Fertigungsablaufs – Gestaltung
der Durchführung von Arbeitsgängen wirtschaftlicher, leichter und sicherer
▪ Verkürzung der Herstellungszeit durch Einsparung von Arbeitsgängen
▪ Senkung der Rüst- und Nebenzeiten
▪ Vereinfachung schwieriger Arbeitsgänge durch Standardisierung
Zeige die Vorrichtungen entsprechend nach der zu fertigenden Losgröße, die Auswahl, den
Einsatz und den vertretbaren Aufwand zur Planung, Konstruktion und Fertigung auf.
• Einzel- und Kleinserienfertigung
▪ Standardvorrichtungen für ein breites WS-Spektrum
• Großserienfertigung
▪ Flexible Spezialvorrichtungen für bestimmte Teilefamilien
▪ Spezialvorrichtungen für WS bestimmter geometrischer Form und Größe
Nenne die Funktionen einer Vorrichtung in einem Fertigungssystem
• Bearbeitung: Überwachen, Messen, Schützen
• Materialfluss: Orientieren, Bereitstellen, Handhaben
• Werkstück: Positionieren, Stützen, Spannen
• Werkzeug: Führen
Was ist Positionieren?
Gezielte Festlegung der Lage eines Körpers im Raum.
Was ist Spannen?
Mit Spannen wird die räumliche Lage eines Körpers gegen Verdrehen und Verschieben
gesichert. Dies wird durch Fügen von Stoffen erreicht.
• kann durch Fügen von Stoffen erfolgen: kraft-, form- und stoffschluss
• dürfen nicht zu einer Verspannung und damit einer plastischen Deformation des
Werkstücks während des Bearbeitungsvorgangs führen
Nenne eine Gliederung von Vorrichtungen nach der Ausführungsform und Art der
Spannkrafterzeugung von Spannvorrichtungen.
• Hydraulische Vorrichtung
• Pneumatische Vorrichtung
• Elektromagnetische Vorrichtung
• Plastische Medien
Was ist Stützen?
Stützelemente stellen den funktionssicheren Kraftfluss zwischen Werkzeug, Werkstück und
Vorrichtung her. Sie dienen der Vermeidung von Deformationen infolge hoher
Schnittkräfte, Bearbeitungskräfte, Eigengewicht und Massen.
Was bedeutet Führen?
Alle Vorgänge, die dazu dienen, ein Werkzeug, ein Werkstück oder ein Vorrichtungsteil auf
einer vorgegebenen Bahn zu bewegen.
Definiere den Begriff Kennzahlen
Kennzahlen sind quantitativ erfassbare Messwerte, die zur sinnvollen und aussagefähigen
Verdichtung und Gegenüberstellung vorhandener Informationen benutzt werden. Sie
ermöglichen das Schaffen einer Bewertungsgrundlage für betriebsinterne und
zwischenbetriebliche Vergleiche anhand verschiedener Faktoren.
Nennen Sie die unterschiedlichen Arten von Kennzahlen mit Beispiel
• Absolute Kennzahlen (Gewinne, Cashflow)
• Verhältniskennzahlen
-> Beziehungszahlen (Eigenkapitalrentabilität)
->Gliederungszahlen (Fremdkapitalanteil)
-> Indexzahlen (Preisindex)
Nenne Arten von Kennzahlen.
• Operative Kennzahlen
• Strategische Kennzahlen
• Produktionskennzahlen
• Vetriebskennzahlen
• Erfolgskennzahlen
Bennene das Nutzungsdiagramm eines Betriebsmittels.
Was ist die Hauptnutzungszeit?
• Planmäßige, unmittelbare Nutzung des Betriebsmittels im Sinne seiner
Zweckbestimmung
• Ziel: Maximierung der Hauptnutzungszeit
Wodurch wird die zeitliche Ausnutzung von Fertigungseinrichtungen beeinflusst und welche Maßnahmen können eingeleitet werden?
• Organisatorischen bzw. informatorischen: Rüstteams, Gruppenarbeit, vorbeugende Wartung
• Personelle Störungen: Einweisung, Aus- und Weiterbildung
• Technischen Störungen: WZ-Konzepte, Überwachungseinrichtung
Störungen führen zu Stillstandszeiten: Werkzeugwechsel, Betriebsstörungen Ausfälle von Bauteilen
Zeige den Einfluss der Losgröße auf die Zeit je Einheit auf.
Wovon hängt die Stillstandszeit einer Fertigungseinrichtung ab?
• Zuverlässigkeit der Komponenten
• Instandhaltungsfreundliche konstruktive Gestaltung
• Betriebsweise
• Organisatorischen/informatorischen Randbedingungen
• Durchführung von Instandhaltungsaufgaben
Beurteilung des Betriebmitteleinsatzes
Welche Folgen können Störungen verursachen?
• Anschluss und oder Nacharbeit
• Kosten an Betriebsmitteln
• Reparaturen und
• Stillstände
Zeige die unterschiedlichen Verläufe der Qualitätskosten auf.
Nenne Möglichkeiten zur Einflussnahme und Optimierung von Prozessen. Welche
Möglichkeiten gibt es in der Planungsphase mögliche Fehlerursachen und Fehlerfolgen
systematisch zu bewerten?
• Ausfalleffektanalyse (FMEA)
• Fehlerbaumanalyse
• Ereignisablaufanalyse
Wie ist der grundlegende Ablauf der FMEA - Fehler-, Möglichkeits- und Einfluss-Analyse?
• Voraussetzungen schaffen
• Vorarbeiten leisten
• Einzelschritte durchführen
• Risikoprioritäten ermitteln
• Verbesserungsmaßnahmen ermitteln
Welche Arten der FMEA gibt es?
• System-FMEA: ganzheitliche Betrachtung des Systems und umfassende Betrachtung
des geplanten oder auch vorhandenen Systems
▪ Während der Definitionsphase eines Projekts/Produkts
• Konstruktions-FMEA: gründlicher Check bezogen auf das Produktlayout
▪ Soll das Produkt gegen Schwachstellen jeglicher Art absichern wie Geometrie,
Zuverlässigkeit, Funktionalität
• Prozess-FMEA: Aufzeigen aller Störfaktoren und ungewollten Zustände, die einen
einwandfreien Produktionsablauf erschweren
▪ Qualitätsfähigkeit, Sicherer und stabiler Prozess, Verfahrenssicherheit
Nenne die Einflussfaktoren auf die Arbeitsgenauigkeit einer WZM.
• Umwelt: fremderregte Schwingungen, Schwankungen der Hallentemperatur
• Mensch: Qualifikation, Arbeits- und Umweltbedingungen
• Methode: Werkzeugverschleiß, ungünstige Prozessparameter
• Material: Chargenwechsel, Eigenspannungszustand
• Maschine: Schwingungen, Lagerspiele
Welche Arten von Abweichungen gibt es?
• Systematische: Ursachen-Wirkungsprinzip bekannt – können durch entsprechende
Maßnahmen kompensiert werden
• Zufällige: stochastisches Bild und Streuung um einen Mittelwert
Was bedeutet CAM?
• rechnerbasierte Verfahren, die den Produktionsprozess entlang der gesamten
Prozesskette unterstützen und vereinfachen
spezielle Softwarepakete, die es dem Anwender primär ermöglichen, mehr oder weniger
automatisiert Dateien zu generieren, die von einer CNC-gesteuerten Fertigungseinrichtung
eingelesen, als Steuerungsprogramm interpretiert und abgearbeitet werden können
Sekundäre Funktion: Kostenplanung, automatisierte Betriebsmittelbeschaffung,
Kapazitätsplanung
Stelle den Verlauf der Produktivität bei neuen Versionen und bei Ablösung eines
CAD/CAM-Systems dar
Erklären Sie die Begriffe digitaler Schatten und digitaler Zwilling.
Digitaler Schatten:
▪ Erfassung, Speicherung und bereitstellen der Daten in Echtzeit
▪ Aus diesen Daten können in Echtzeit Informationen zu dem Verhalten des
realen Prozesses gewonnen werden – durch Parallelität „digitaler Schatten“
▪ Qualität der Daten entscheidet über Qualität des „digitalen Zwillings“
Digitaler Zwilling:
▪ Digitales Abbild eines Produkts mit den Eigenschaften, dem Zustand und dem
tatsächlichen Verhalten durch Modelle, Informationen und Daten erfasst
▪ Verknüpfung von Simulationsmethoden, Wechselbedingungen, Algorithmen,
einem digitalen Vorlagenmodel und individuellem digitalen Schatten
▪ Auskünfte über das Verhalten des realen Produkts bei Änderung eines
Prozessparameters
Nenne Möglichkeiten und Herausforderungen von IoT
Unterschied von Schruppen und Schlichten
Beim Schruppen ist das Ziel möglichst viel Volumen in geringer Zeit zu bearbeiten, beim
schlichten ist das Ziel die bestmögliche Oberfläche zu erreichen.
Zuletzt geändertvor einem Monat