MASCHINENENTWICKLUNG UND MATERIALFLUSS-

AUTOMATISIERUNG

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Das Institut für Fördertechnik und Logistik (IFT) der Universität Stuttgart ist eines der ältesten fördertechnischen Institute Deutschlands und blickt auf eine fast 90-jährige Geschichte in Forschung, Lehre, Prüfung und Berechnung rund um fördertechnische Maschinen zurück.

Die Schwerpunkte der Abteilung Maschinenentwicklung und Materialflussautomatisierung sind:

• Innovative Materialflusstechnik (Stückgut / Schüttgut)• Optimierung von Konstruktionselementen in der Fördertechnik• Messtechnik und Schwingungsanalyse• Konstruktion, Simulation und Automatisierung.

Über uns

Fotos:

Institutsleiter Univ.-Prof. Dr.-Ing. Robert Schulz,Abteilungsleiter Markus Schröppel und die Mitarbeiter der Abteilung Maschinenentwicklung und Materialflussautomatisierung

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Robert Schulz André Colomb

Carrolin Brenner Jonas Nölcke Matthias Hofmann Martina Fuchs

Markus Schröppel

Innovative Materialfluss-

technik

Messtechnik und Schwingungs-

analyse

Optimierung von Konstruktions-

elementen in der Fördertechnik

Konstruktion, Simulation und

Automatisierung

Unsere Arbeitsgebiete

Die Abteilung umfasst insgesamt sechs Vollzeitangestellte, wobei die fünf wissenschaftlich tätigen Ingenieure der Fachrichtungen Maschinenbau und Mechatronik von einer technischen Mitarbeiterin und fünf studentischen Hilfskräften unterstützt werden. In einer 1.100 qm großen Versuchshalle be-finden sich auf mehreren Ebenen Versuchsanlagen und Prüfeinrichtungen.

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Stetiges Wachstum von Produktionskapazitäten bedingt leistungsfähigere Materialflussprozesse. Im Bereich der innovativen Materialflusstech-nik beschäftigt sich die Abteilung Maschinenentwicklung und Material- flussautomatisierung sowohl mit der Konzeption und Neuentwicklung von Unstetigförderern als auch mit klassischer Stetigfördertechnik als Teil einer vollumfänglichen Prozess- und Systemoptimierung des intralogis-tischen Materialflusses. Dabei gilt es, den Anforderungen nach höherem Durchsatz nicht nur durch schiere Größe und Anzahl von Fördermitteln zu begegnen – vielmehr sind Flexibilität und Effizienz die Schlüsselmerkma-le leistungsfähiger Fördertechnik. Im Bereich der Unstetigförderer nimmt dabei die Entwicklung autonomer, adaptiver und intelligenter Fahrerloser Transportsysteme einen der Tätigkeitsschwerpunkte ein, während auf dem Gebiet der klassischen Stetigfördertechnik unter anderem Simulation und Prozessoptimierung im Fokus stehen.

Fließbandproduktionen stoßen zunehmend an ihre Grenzen, denn Losgröße 1 ist in vielen Industriezweigen bereits Realität, so dass der Wunsch nach flexiblen Produktionssystemen an Bedeutung gewinnt und sich gegenwärtig ein Paradigmenwechsel vollzieht. Dies bedingt jedoch nicht nur die Entwick-lung neuartiger Montagesysteme, sondern erfordert auch neue Konzepte für die Bereitstellung von Bauteilen und Montagematerial innerhalb der Ferti-gung. Es bedarf somit der Umstrukturierung sämtlicher intralogistischer Pro-zesse und damit neuartiger Förder-, Lager- und Handhabungsmaschinen.

LEISTUNGSFÄHIGEREMATERIALFLUSSPROZESSE

PARADIGMENWECHSEL IN DER PRODUKTION

Innovative MaterialflusstechnikUnstetigfördertechnik

Ein am IFT entwickeltes neuartiges Montage- und Logistik-Groß-FTF trägt den Anforderungen an eine flexible und wandelbare Automo-bilproduktion der Zukunft Rechnung. Dieses FTF fungiert nicht nur als Werkstück-Transportmittel, sondern stellt eine mobile Montag-einsel dar und ist damit in der Lage, die starre Fördertechnik in der automobilen Endmontage zu ersetzen. Indem sich die Mitarbeiter auch während der Fahrt auf dem FTF befinden und Arbeitsschritte durchfüh-ren, wird der Förderprozess wertschöpfend nutzbar. Ein erster Funkti-onsprototyp der „Mobilen Montageinsel“ wurde mit Fördermitteln des baden-württembergischen Ministeriums für Wissenschaft, Bildung und Kunst realisiert.

Das im Rahmen des Projekts „FlexProLog“, gefördert durch das Ministerium für Wirtschaft und Finanzen Ba-

den-Württemberg, entwickelte Konzept des „Mobilen Supermarktes“ ist jüngstes Beispiel für ein am IFT

bis hin zur Prototypenreife entwickeltes innovati-ves Materialflusssystem. Dabei werden mobile KLT-Regale mittels eines FTF transportiert. Dieses verfügt über 3 Lenk- und Fahrantriebe, um omn-idirektionale Manövrierbarkeit zu gewährleisten. Indem das FTF das Regal lediglich unterfährt – und nicht etwa komplett anhebt – kann das Fahr-zeug deutlich kostengünstiger dimensioniert und

ausgeführt werden. Für die vollautomatisch und dezentral gesteuerte Be- und Entladung der Regal-

module dient ein mobiles Mini-Regalbediengerät. Das System zielt auf die echtzeitbedarfsgesteuerte

Materialbereitstellung ab und kann sowohl am Ver-bauort als auch in einer klassischen Kommissionierzone

betrieben werden.MobilerSupermarkt

Neuartiges Groß-FTF als Mobile Montageinsel

Mobile Montageinsel des IFT in der Forschungshalle ARENA2036

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Interdisziplinäre Forschungsplattform für MobilitätARENA2036 (Active Research Environment for the Next Generation of Auto-mobiles) ist der deutschlandweit größte und führende Forschungscampus in den Bereichen Mobilität, Produktion, Digitalisierung und Arbeit der Zukunft. Aus sieben Gründungspartnern ist mittlerweile ein Netzwerk von über 30 Mitgliedern aus Wissenschaft und Wirtschaft geworden. Zu den Partnern zählen neben der Universität Stuttgart unter anderem Unternehmen wie Daimler, Bosch, Siemens, Trumpf, KUKA, BASF und PILZ. Gemeinsam wird in der Forschungsfabrik in unterschiedlichen Formen in den vier Bereichen LeiFu (Intelligenter Leichtbau mit Funktionsintegration), DigitPro (Digitaler Prototyp: neue Materialien und Prozesse), ForschFab (Forschungsfabrik: Pro-duktion der Zukunft) und Khoch3 (Kreativität, Kooperation, Kompetenztrans-fer) geforscht.

IFT@ARENA2036Das abteilungsübergreifende Team des Instituts für Fördertechnik und Logis-tik arbeitet im Bereich der ForschFab an Logistik- und Materialflusskonzepten und den dafür notwendigen Komponenten für die Automobilproduktion der Zukunft. Durch die Unterstützung des Wissenschafts- und des Wirtschafts-ministeriums Baden-Württemberg konnten bereits verschiedene Konzepte prototypisch in der Forschungsfabrik umgesetzt werden.

Neben dem mobilen Mini-Regal-Bediengerät („Mobiler Supermarkt“) und den dafür erfor-

derlichen universellen fahrerlosen Trans-portfahrzeugen wurde die mobile

Montageinsel („Groß-FTF“) entwi-ckelt und in Betrieb genommen.

Grundlage für diese neuen disruptiven Konzepte waren

zahlreiche Simulationsstu-dien und Wirtschaftlich-keitsbetrachtungen in Zusammenarbeit mit Vertretern der Automo-bil- und Zulieferindus-trie.

FORSCHUNGSFABRIK AUF DEM CAMPUS DER UNIVERSITÄT STUTTGART

ARENA2036(Active Research Environment for the Next Generation of Automobiles)

Die kompakten fahrerlosen Transportfahrzeuge ermöglichen einen universellen Einsatz in der flexiblen und wandelbaren Produktion.

Materialbereitstellung zur Mobilen Montageinsel

Just-in-Realtime

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Das IFT hat Anfang 2012 im Bereich der Unstetigfördertechnik ein von der AiF gefördertes FuE-Kooperationsprojekt begonnen. Ziel des FuE-Projektes war die Entwicklung eines Hochgeschwindigkeitsfördersystems für schwere Lasten (bis zu 1500 kg) mit Geschwindigkeiten von bis zu 17 m/s. Gegenüber heutigen Elektrohängebahnen bzw. Elektrobodenbahnen entspricht das ei-ner Verfünffachung der Fördergeschwindigkeit. Insbesondere lange Förder-strecken können dadurch in einer deutlich kürzeren Zeit durchfahren werden, wodurch sich Vorteile im gesamten Materialflusssystem ergeben.

Aufgrund der hohen Längsbeschleunigungen von bis zu 0,7 g bietet das neue Fördersystem auch Vorteile bei der Verteilung von Waren und Gütern über kurze Distanzen, wie beispielsweise bei Verteilförderen. Um diese hohen Beschleunigungswerte zu erzielen, wurde ein neuartiges, formschlüssiges Antriebskonzept entwickelt, das im Gegensatz zum reibschlüssigen Antriebs-system unabhängig von Witterung und anderen Umgebungseinflüssen stets die volle Traktion bietet. Das Fördersystem ist damit prädestiniert für den Einsatz im Freien und zur Überwindung von extremen Steigungen.

Die Ergebnisse der Entwicklungsarbeit sind in einen Demonstrator mit ei-ner Streckenlänge von 50 m eingeflossen, der am IFT aufgebaut wurde und sämtliche Charakteristika eines realitätsnahen Streckenlayouts umfasst: kleinstmögliche Radien, extreme Steigwinkel, Steilkurve und S-Kurve. Basie-rend auf der Entwicklung wurde im Sommer 2017 eine Pilotanlage in Form einer Achterbahn („Sky Dragster“) als Weltneuheit präsentiert.

Technische Parameter:• Formschlüssiger neuartiger Antrieb• Traglast bis 1.500 kg• Geschwindigkeiten bis 17 m/s• Beschleunigung bis 0,7 g• Überwindung von Steigungen bis 45°• Niveauregulierung des Lastaufnahmemittels.

VORTEILE IM GESAMTENMATERIALFLUSSSYSTEMDURCH ERHÖHUNG DERFÖRDERGESCHWINDIGKEITUND -DYNAMIK

Innovative MaterialflusstechnikHochgeschwindigkeitsfördersystem (HGFS)

Im Sommer 2018 wurde mit dem Bau einer weite-ren Achterbahn begonnen. Das IFT konnte hierbei im Rahmen einer Auftragsentwicklung zur Opti-mierung der Weichentechnik einen wichtigen Bei-trag leisten. Die auf einer Verschiebeweiche beru-hende Konstruktion dient im späteren Betrieb zum Aus- und Einschleusen der Fahrzeuge aus und in den Wartungsbereich der Anlage.

Weitere Anstrengungen wurden im Hinblick auf eine fördertechnische Verwendung unternommen. Als kritisches Element wurde die doppelgurtige Schiene identifiziert. Folgende Defizite der massiv geschweißten Stahl-Fachwerk-Konstruktion wur-den festgestellt:

• teure Fertigung aus vielen Einzelteilen• Herabsetzung der Belastbarkeit aufgrund der

Kerbdetails der geschweißten Fachwerkknoten • fehlende Layout-Flexibilität.

Zur Überwindung der genannten Probleme wird im Rahmen eines vom Bundesministerium für Bil-dung und Forschung geförderten Kooperations-projekts zusammen mit einem Industriepartner weiter geforscht und entsprechende Weiterent-wicklungen vorangetrieben. Die prinzipielle Idee ist, handelsübliche Walzstahlträger als Schienen-balken zu verwenden. Im Rahmen einer Machbar-keitsstudie wurden verschiedene Probebiegungen der Träger in Auftrag gegeben.

Ziel war es, den weiteren Entwicklungsbedarf be-züglich einer hinreichend guten Fahrzeugführung zur Gewährleistung eines korrekten Zahneingriffs und Spurqualität zur Schonung der Räder präzi-sieren zu können. Es zeigt sich, dass die aus der Massivumformung resultierenden Maß- und Formabweichungen inakzeptabel sind. Geeignete Lösungen werden ab Frühjahr 2019 im Rahmen des Entwicklungsprojekts erarbeitet.

Die High-Tech-Achterbahn

Sky Dragster im Allgäu

Skyline Park

Weiche arretiert

Weiche wird ausgeschleust

Verschiebeweiche zum Aus- und Einschleusen der Fahrzeuge

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Flurförderzeugräder und -rollen sind konstruktive Basiselemente. Ihre Le-bensdauer bestimmt in erheblichem Maß die Betriebskosten von Flurförder-zeugen. Betrachtet man nicht nur die Kosten für Ersatzbeschaffung der Räder, sondern zudem die infolge des Austauschs entstehenden Wartungsaufwen-dungen und Ausfallzeiten, wird der diesem Verschleißelement zuordenbare Anteil an den Gesamtkosten des Betriebs von Flurförderzeugen umso signi-fikanter. Verschärfte Anforderungen bezüglich Traglast, Fahrgeschwindigkeit und homogenem Abrollverhalten führen indes zu verkürzten Gebrauchsdau-erraten, wobei die Ablegekriterien stets in einem anwendungsspezifischen Kontext (Stapler, RBG, FTF etc.) zu betrachten sind.

Zur experimentellen Untersuchung von Flurförderzeugrädern und -rollen verfügt das IFT über einen weltweit vergleichslosen Prüfstand.

Diese Prüfeinrichtung entstand im Rahmen des Forschungs- und Entwick-lungsprojekts „InnoRad – Erhöhung der Lebensdauer von Rädern und Rol-len aus Polyurethan“, das durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmenkonzept „Forschung für die Produktion von morgen“ gefördert und vom Projektträger KIT (Karlsruher Institut für Technologie) be-treut wurde.

WELTWEIT VERGLEICHSLOSERPRÜFSTAND

Optimierung von KonstruktionselementenKreisaktuatorprüfstand

Technische Daten:Prüfbare Raddurchmesser: 200 bis 400 mm Laufbahndurchmesser: von 4 bis 6 mRadgeschwindigkeit: bis 10 m/s Antriebsleistung: je Rad bis zu 30 kWPrüfkraft: bis 50 kNLenkwinkel: ±25°Sturzwinkel: bis 10°

Zielsetzung:Aufgrund der ständig wachsenden Anforderungen an die Verfügbarkeit und Leistungsfähigkeit von Stetig- und Unstetigförderern soll die Lebensdau-er der Räder und Rollen unter Beibehaltung der Produktionskosten deutlich verlängert werden.

Hauptmerkmale:• Austauschbarer Bodenbelag, dem Anwen-

dungsfall entsprechend• Direkt angetriebene und lenkbare Räder

mit variabler Radlast• Dynamische Analyse aller am Rad

wirkenden Kräfte• Erfassung der Felgen- und Bandagen-

temperatur.

Optimierungspotentiale: • Rezeptur der Bandagenwerkstoffe

(Polyurethan, Gummi)• Abstimmung auf Boden- und Fahrbahn-

spezifikationen• Felgengeometrie• Grob- und Feingestalt der Bindungsebene

zwischen Bandage und Felge• Dicken- und Breitenverhältnis der

Radbandage• Einbaubedingungen in den Anlagen• Fertigungsprozesse und Lagerung.

Flurförderzeugräder werden bis zum Verschleiß getestet

Detail Kreisaktuator

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Versuchsanlage am IFTIm Bereich der Schüttgutförderung steht dem IFT eine Großversuchsanlage mit sieben Stetigförde-rern zur Verfügung, die für die Lehre, für Grund-lagenuntersuchungen und für Untersuchungen zur Optimierung von bestehenden Problemsitua-tionen genutzt wird. Die einzelnen Förderer sind dabei mit Frequenzumrichtern und umfangreicher Messtechnik ausgestattet, um für die Dimensio-nierung von Förderern Kenndaten wie Massen- und Volumenstrom sowie die dazu notwendige Antriebsleistung zu bestimmen.

Mit Hilfe der Versuchsanlage können auch Simula-tionen von Schüttgutströmen mit kontinuumsme-chanischer Berechnung oder der Diskrete Elemen-te Methode (DEM) verifiziert und weiterentwickelt werden.

Förderanlagen in BergwerkenDie Förderanlagen eines Bergwerks wurden für die Annahme und zur Abwärtsförderung von di-rekt versatzfähigem Schüttgut umgebaut. Für die Aufbereitung der nicht direkt versatzfähigen Schüttgüter wird auf dem Bergwerksgelände eine Aufbereitungsanlage betrieben.

Um die Förderleistung im Versatzbergwerk auf-grund der gestiegenen Nachfrage weiter zu stei-gern wurden durch das IFT unterschiedliche Optimierungsmaßnahmen durchgeführt. Die Ent-sorgungskapazität beträgt etwa 800.000 Tonnen pro Jahr.

Optimierung von KonstruktionselementenKettenverschleißprüfstand

Schüttgutfördertechnik

Durch den Kettenverschleißprüfstand am IFT kön-nen Ketten und Riemen zahlreicher Bauarten in Bezug auf ihre Lebensdauer getestet bzw. ver-glichen werden. Während der Tests werden über Sensorik bzw. Messtechnik alle untersuchungs-relevanten Parameter aufgezeichnet und ausge-wertet. In Lebensdauerkurven wird der zeitliche Verlauf von Verschleißprozessen dargestellt. Das wichtigste Verschleißkriterium bei Ketten ist die Kettenlängung. Mit dem Prüfstand können die Ketten bis zum Bruch gefahren werden, wobei in der Praxis die Ablegereife bei zwei bis drei Prozent Längung erreicht wird.

Erreicht wird dies durch sehr kurze Ketten (gerin-ger Achsabstand), wodurch die Kettenumläufe und somit die Anzahl an Gelenkbewegungen stei-gen. Eine aktive Kühlung der Ketten hält diese auf den gewünschten Betriebstemperaturen. Dadurch lassen sich deren Eigenschaften und somit die Ver-schleißmechanismen aufnehmen und vergleichen, um gezielt alternative Werkstoffe, verschleißarme Beschichtungen und Schmiermittel zur Erhöhung der Lebensdauer einzusetzen. Der Prüfstand lässt sich jüngst durch das Anbringen von Riemenschei-

ben auf Tests von Riemen erweitern. Speziell kön-nen Zahn- und Keilrippenriemen getestet werden. Je nach Bauraum ist eine Mehrfachumlenkung durch zusätzliche Umlenkrollen möglich.

Eigenschaften Kettenverschleißprüfstand:• Nabenvorspannkraft 3 – 130 kN• Achsabstand 400 – 1.500 mm• Leistungsübertragung bei Antriebsketten durch

Bremsmotor• Umlaufgeschwindigkeit je nach Teilkreisdurch-

messer variabel bis 360 1/min• Permanente Erfassung von Kettenkraft,

Achsabstand bzw. Kettenlängung, Temperatur, Drehmoment

• Dauertest mit Lastkollektiven frei program-mierbar (Drehrichtungsumkehr, Kettenzugkraft, Umlaufgeschwindigkeit und Bremsmoment variabel – Beispiel: Hubspiel einer Flyerkette im Gabelstapler)

• Auswertung: Erstellung von Lebensdauerkur-ven, Verschleiß in Längung [mm,%] in Bezug zu Laufzeit, zurückgelegtem Weg oder Umläu-fen; alle gemessenen Parameter können eben-falls über die Laufzeit ausgegeben werden.

Schüttgutversuchsanlage am IFT

Rundstahlkette Rollenkette

Kettenprüfstand am IFT

Förderturm eines Bergwerks

1514 Messtechnik und Schwingungsanalyse

Die messtechnische Erfassung betriebsrelevan-ter Parameter und Größen bildet die Grundlage wissenschaftlicher Methodik. Für die fundier-te Optimierung von Konstruktionselementen ist die Erfassung messbarer Größen eine un-abdingbare Voraussetzung, um quantifizierba-re Ergebnisse zu erhalten. Dementsprechend sind die Prüfeinrichtungen der Abteilung Ma-schinenentwicklung und Materialflussautoma-tisierung mit umfangreicher und modernster Messtechnik ausgerüstet. DMS-Messtechnik ge-winnt hier zunehmend an Bedeutung, da sie auch die Analyse und Überwachung des dynamischen Verhaltens erlaubt. Die Bearbeitung von Schwin-gungsproblemstellungen, sowohl im Rahmen von Forschungsprojekten als auch Industrieaufträgen, bildet ein im Wachstum begriffenes Tätigkeitsfeld der Abteilung.

Dabei erstrecken sich die Schwingungsanaly-sen von der Ermittlung dynamischer Bauteilbe-anspruchungen bis hin zur Untersuchung des Betriebsverhaltens von Maschinen, Fördertech-nikanlagen und Flurförderzeugen. Steigende Anforderungen an die Umschlagleistung von Flurförderzeugen haben eine stetige Zunah-me der Nutzlastkapazität und Fahrgeschwin-digkeit zur Folge. Zudem gewinnen die Arbeits- abläufe vor dem Hintergrund des vorherrschen-den Zeitdrucks zunehmend an Dynamik, sowohl bei automatisierten als auch bei manuell bedien-ten Flurförderzeugen.

Deshalb ist die Betrachtung des dynamischen Betriebs- und Fahrverhaltens aus konstruktiver Sicht, aber auch in Bezug auf sicherheitsrelevante Aspekte des praktischen Betriebs beim Anwender unabdingbar. Für eine derartige Analyse bedarf es nicht nur einer globalen Betrachtung des Gesamt-systems, z.B. eines Gabel- oder eines Schubmast- staplers, vielmehr ist auch die isolierte Untersu-chung einzelner Baugruppen und Komponenten, wie Fahrwerk, Antrieb und Hubgerüst, erforder-lich.

Zur Messwerterfassung und -auswertung dient eine am IFT entwickelte computergestützte Daten- erfassungs- und -auswerteeinheit. Die Messdaten können mit diesem Tool aufgenommen und nach unterschiedlichen Kriterien ausgewertet werden. Indem die komplette Software am IFT selbst ent-wickelt und programmiert wird, ist eine optima-le anwendungsspezifische Anpassung, aber auch Aktualisierung, gewährleistet. Für die Analyse komplexer mehrdimensionaler Schwingungszu-stände werden neben der Schwingungsmessung und Modalanalyse, die im Labor und im Feldein-satz zur Anwendung kommen, auch diverse Simu-lationswerkzeuge eingesetzt.

Hier steht eine Bildunterschrift

Analyse eines SchubmaststaplersSchwingungsuntersuchung am Regalbediengerät

Dehnungsmessstreifen zur Schwingungsanalyse an

einer Scherenhubbühne

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Die Abteilung Maschinenentwicklung und Materialflussautomatisie-rung konzipiert und entwickelt nicht nur Systeme und Maschinen

der Materialflusstechnik, vielmehr ermöglicht der Bereich der Konstruktion und Entwicklung auch eine selbstständige Re-

alisierung, wenngleich die Rolle dieses Bereichs weit über die Funktion eines ausführenden Organs hinausreicht.

Die Generierung innovativer Forschungsideen gehört gleichermaßen zu diesem Bereich wie der Entwurf und die Konstruktion von Maschinen und Kompo-nenten für die Stück- und Schüttguttechnik, sowohl im Rahmen von Forschungsvorhaben als auch von Industrieprojekten. Der Entwicklungsprozess beinhal-

tet dabei die wesentlichen Vorgehensweisen des me-thodischen Konstruierens, die, beginnend bei Produkt-,

Patent- und Marktanalysen über morphologische Aus-wahlverfahren zu ersten Prototypen führen. Diese können

zumeist in der institutseigenen Werkstatt gefertigt werden und verfügen über selbst entwickelte Maschinensteuerungen.

Damit einher geht auch eine dezidierte Fehler-Möglichkeits- und Einfluss-Analyse (FMEA), welche sowohl in Bezug auf die Konstruk-

tion als auch die Hard- und Software durchgeführt wird.

Neben der Konstruktion mittels CAD wird am IFT zur Berechnung sowie Aus-legung sicherheitsrelevanter Bauteile eine Kombination aus Mehrkörpersi-mulation (MKS) und Finite-Elemente-Methode (FEM) verwendet.

Konstruktion, Simulation, AutomatisierungKonstruktion

Die Mehrkörpersimulation ist ein wichtiger Be-standteil einer komplexen dynamischen Konstruk-tionsentwicklung. Die Vielzahl der Gelenke sowie unterschiedliche angreifende Kräfte lassen nur bedingt eine händische Berechnung zu. Daher ist eine Mehrkörpersimulation, die neben der Defini-tion sowie Berücksichtigung aller wichtigen Ele-mente eine Veranschaulichung des dynamischen

Verhaltens in Echtzeit bietet, von großem Nutzen. Hierdurch lassen sich unter anderem die Entwick-lungskosten wie auch der Zeitaufwand deutlich re-duzieren. Neben der dynamischen Schwingungs-analyse lassen sich sogenannte Modalanalysen, die die Baugruppe auf mögliche Resonanzfre-quenzen hin überprüfen, vornehmen.

Mehrkörpersimulation

Simulation

Finite-Elemente-Methode (FEM)

Modalanalyse einer Schüttgutschwingrinne

CAD-Modell Radaufhängung

Kreisaktuator

Die Finite-Elemente-Methode dient im Gegensatz zur Mehrkörpersimulation der statischen Betrach-tung eines Bauteils oder einer gesamten Baugrup-pe. Die hierzu benötigten Randbedingungen wie Kräfte, Momente, Lager etc. lassen sich aus der vorher durchgeführten Mehrkörpersimulation ent-nehmen und ins FE-Modell implementieren.

Daher ist die Kombination beider Teilgebiete des CAE (computer-aided engineering) für eine reali-tätsnahe Betrachtung des Gesamtsystems uner-lässlich. Die ingenieursmäßige Bearbeitung von Problemstellungen der Dimensionierung von Bau-teilen, aber auch die Optimierung von Konstruk-

tionselementen erfordert häufig den Einsatz von FEM-Analysen. Dementsprechend sind FEM-Be-rechnungen mittlerweile fester Bestandteil der Tätigkeiten, sei es im Falle der Bearbeitung von Industrieprojekten, aber auch bei wissenschaftli-chen Themenstellungen. Im Rahmen eines Indus-trieprojektes wurde ein Mehrkörpermodell eines Drahtseils, welches über eine Seilscheibe läuft, entwickelt. Dadurch konnten die auf die Seilschei-be wirkenden Kräfte sowie relevante Angriffsflä-chen bestimmt werden. Durch eine abschließen-de FEM-Betrachtung der statischen Seilscheibe mussten Verstärkungsmaßnahmen für das Ge-samtsystem durchgeführt werden.

FEM-Betrachtung der statischen Seilscheibe nach Bestimmung der wirkenden Kräfte mittels der Mehrkörpersimulation

1918

Weitere Kernaufgaben der Abteilung Maschinenentwicklung und Materialflussautomatisierung sind:

• die Durchführung von Schulungen

• Vorlesungen und Übungen in den Bereichen Konstruktion, Materialfluss- automatisierung und Baumaschinen sowie die Betreuung von Studien-, Bachelor- und Masterarbeiten an der Universität Stuttgart, Fachrichtung Maschinenbau

• die Teilnahme und Präsenz bei Fachmessen und Tagungen wie z.B.: - LogiMAT - BauMa - Materialflusskongress der TU München - WGTL-Kolloquium.

Weitere Kernaufgaben der Abteilung

Sämtliche Phasen des Produktentwicklungsprozesses, beginnend bei Kon-zeption und Entwurf, über Konstruktion bis hin zur Automatisierung können innerhalb der Abteilung selbst geleistet werden. Durch diese breite Ausrich-tung ist man in der Lage, Prüfstände und Demonstratoraufbauten für For-schungszwecke, aber auch voll funktionsfähige Prototypen für spätere indus-triell kommerzielle Anwendungen komplett im eigenen Haus zu realisieren.

Die komplexen Prüfstände mit ihrer umfangreichen Sensorik, Aktorik, Steu-erungs- und Regelungstechnik unterstreichen dabei eindrucksvoll, dass die Automatisierung von Maschinen und Anlagen in all ihren Facetten am IFT nicht erst seit der Kreierung des Schlagwortes „Industrie 4.0“ präsent ist.

Konstruktion, Simulation, Automatisierung Automatisierung

Steuerung im Inneren des Doppelkufensystems

Vom IFT entwickeltes Doppelkufensystem, ein FTF für den automatisierten Palettentransport

Die Abteilung ist mit der

„Mobilen Montageinsel“ auf Messen präsent

überMORGEN“-Veranstaltung, ARENA2036, Februar 2018

www.ift.uni-stuttgart.de

Universität StuttgartInstitut für Fördertechnik und LogistikUniv.-Prof. Dr.-Ing. Robert SchulzInstitutsleiterHolzgartenstraße 15 B70174 Stuttgart

AnsprechpartnerDipl.-Ing. Markus SchröppelT 0711 685-84256markus.schroeppel@ift.uni-stuttgart.de

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