Fachschule für Technik: Projekt

Die perfekte Welle ... Die perfekte Welle ...

Die Themen der Projekte versetzen einen mit der Maschinenbautechnik nicht vertrauten Laien beim ersten Hinsehen zunächst mal in Erstaunen. Da es sich aber um fachkundiges Publikum handelte, das sich zu den Vorträgen im Forum des bkh versammelt hatte, waren die Experten unter sich. „(G)RIPS“, „Polvo XC 90“ und „Prowell“ zeigten, dass sie „es drauf hatten“.

Hier der Beweis:

Entwicklung und Konstruktion einer Spannvorrichtung zur Fertigung von Unterflaschenhälften auf einer 5-Achs-Fräsmaschine

ftp1 1024

Köpfe mit (G)RIPS: (v.l.n.r.) Patrick Schreiber, Leon Partenheimer, Daniel Issleib, Jonathan Reich

Bei dem Projekt der Gruppe „(G)RIPS“ von Jonathan Reich, Daniel Issleib, Leon Partenheimer, Patrick Schreiber handelte es sich um die Entwicklung und Konstruktion einer Spannvorrichtung für Unterflaschenhälften in Zusammenarbeit mit der Firma Stahlform Ehrenheim in Witten. Neben dem Präzisionsdrehen, Schleifen und Fräsen werden dort auch Bauteile in Zusammenarbeit mit den Auftraggebern entwickelt und konstruiert. Eine Spannvorrichtung in der von (G)RIPS entworfenen Art war bisher nicht vorhanden, wird aber für die künftige Serienfertigung benötigt. Die Unterflasche ist ein elementares Bauteil eines Krans.

Es besteht aus zwei Unterflaschenhälften, welche zusammen als Verbindungsstück zwischen der Kette und einem Haken dienen. Der Haken dient zum Transport von großen und schweren Bauteilen wie z.B. einer Welle oder einer Maschine. Die Unterflasche besteht aus zwei Gehäusehälften, die eben aufeinander sitzen müssen. Um diese Ebenheit herzustellen, werden beide Hälften auf einer Fräsmaschine eben gefräst. Damit das Bauteil während der Bearbeitung fixiert ist, ist eine spezielle Einspannvorrichtung dafür notwendig. Da es sich bei der zu konstruierenden Unterflasche um einen Prototyp handelt, war es wegen der komplexen Bauteilgeometrie nicht möglich, auf vorhandene Spannmittel zurückzugreifen. Nach Wunsch des Auftraggebers sollten beide Hälften mit nur einer Spannvorrichtung bearbeitet werden können. Dies sollte bestenfalls mit maximal zwei Spannungen geschehen. Weitere Anforderungen waren eine leichte und sichere Handhabung beim Montieren der Vorrichtung auf dem Maschinentisch sowie beim Spannen des Bauteils und die Fertigung der Vorrichtung im Betrieb. Der vorgesehene Kostenrahmen sollte nicht überschritten werden.

ftp2 1024

Ein guter Rat ist nie verkehrt ...

Der differenzierte Projektstrukturplan in der Dokumentationsmappe machte deutlich, welche anspruchsvollen Ziele sich die (G)RIPS-Gruppe gesteckt hatte. Bei der Darstellung der Berechnungen, der farblich differenzierten und aufwändig konstruierten Belastungsanalysen sowie der Konstruktionszeichnungen, die die praktische Anwendung der Spannvorrichtung verdeutlichten, bewiesen die vier „Entwickler“ ihre Projektkompetenz. Sie zeigten auch, dass sie das bisher erworbene Wissen aus den verschiedenen Unterrichtsfächern entsprechend in die Praxis umsetzen und das Ergebnis ihrer Arbeit vor großem Publikum präsentieren konnten. Damit bewahrheitete sich die zutreffende Wahl des Gruppennamens bis zum Schluss: (G)RIPS hat wirklich Grips bewiesen!

Eigenkonstruktion einer Zentriermaschine für geschmiedete Wellen

ftp3 1024

v.l.n.r.: Marcel Halfter, Konstantin Korjak, Mohamed Ramel, Evgenij Schneider

Das Projekt der Gruppe „Prowell“ von Marcel Halfter, Konstantin Korjak, Mohamed Ramel und Evgenij Schneider beschäftigte sich mit der Eigenkonstruktion einer Zentriermaschine für geschmiedete Wellen. Es entstand in Zusammenarbeit mit der Gustav Wiegard Maschinenfabrik mit Hauptsitz in Witten-Heven.

Zu den Tätigkeiten des Unternehmens gehören Herstellung und Vertrieb von Rollen und Rollensystemen, Walzwerkkomponenten, Sondergetrieben und Verzahnungen sowie die zu diesen Komponenten gehörende Instandsetzung. Wellen sind Bestandteile von Getrieben, z.B. in Windkraftanlagen, und dienen dazu, Drehbewegungen und Drehmomente zu übertragen. Für die spanende Bearbeitung geschmiedeter Wellen ist eine Zentrierung bei der Einspannung in die Drehmaschinen notwendig. Je genauer die Zentrierung durchgeführt wird, desto geringer ist der Verschleiß. Eine Zentriermaschine soll es dem Bediener ermöglichen, geschmiedete (abgesetzte) Wellen einfacher und genauer zu zentrieren und somit eine Weiterbearbeitung auf der Drehmaschine zu gewährleisten.

Die Analyse des Ist-Zustandes der betriebseigenen Zentriermaschine zeigte, dass bei der bisherigen manuellen Zentrierung der rohen Schmiedewellen mehrere Probleme auftraten: Die Position der Zentrierbohrung war ungenau mit der Folge, dass sich der Verschleiß an Werkzeugen und Spanmitteln als entsprechend hoch erwies. Das manuelle Zentrieren der Wellen mit einer aufgesetzten Magnetbohrmaschine führte zu hohen körperlichen Belastungen. Die Projektteilnehmer stellten folgende Musskriterien für die von ihnen zu entwickelnde Zentriermaschine auf: Sie sollte einfach zu bedienen sein, die Genauigkeit verbessern, die Fehlerquellen der herkömmlichen Arbeitsweise minimieren und den Anforderungen an die Arbeitssicherheit entsprechen. Unterschiedlichste Kriterien wie z.B. Betriebsbedingungen hinsichtlich der physikalischen Umgebung des Systems, aufstellungsbezogene Kriterien, Qualitätsanforderungen sowie schulungsbezogene Kriterien des Bedienerpersonals sollten berücksichtigt werden.

Ein Messebesuch auf der METAV in Düsseldorf diente der Informationsbeschaffung. Viele Firmen im Bereich Metallverarbeitung, Software und Messen stellen hier ihre neuesten Technologien vor. Durch ein intensives Gespräch mit einem der Aussteller konnte die Gruppe neue Anregungen für die Umsetzung ihrer Problemstellung erhalten.

Die umfangreiche und ausführliche Projektdokumentationsmappe machte deutlich, wie viele Aspekte zu berücksichtigen waren. Diese umfassten nicht nur die technischen, betriebsgerechten und finanziellen Anforderungen an die Konstruktion der Vorrichtung, sondern auch die Beachtung einschlägiger Richtlinien, Vorgaben und Normen für die Nutzung, die Vorgaben des Betriebs sowie die Regelung der Übernahme für anfallende Kosten. Technische Berechnungen sowie technische Zeichnungen von einzelnen Baugruppen der Zentriermaschine, Einzelzeichnungen zur Fertigung sowie Montagezeichnungen mit Bohranleitungen zeigten, wieviel Arbeit und Überlegungen hinter diesem Projekt stecken. Das schicke Outfit der Präsentierenden, ein einheitliches Shirt mit einem von ihnen entworfenen Logo, das sie eigens für den Projektvortrag auf der Bühne im Forum des bkh hatten anfertigen lassen, rundete den gelungenen Eindruck ab. Also: Daumen hoch für das „Projekt Zentriermaschine“!

Polvo XC 90: Hier staubt´s!

ftp5 1024

v.l.n.r.: Dennis Paulus, Joel Michels

Das Projekt „Polvo XC 90“ von Joel Michels und Dennis Paulus beschäftigte sich mit der Entwicklung und Neukonstruktion eines Staubgenerators. Bei vielen Tätigkeiten im Berufsalltag können Stäube aufgewirbelt werden. Durch Einatmen kann es zur Belastung der Atemwege kommen. Die Bestandteile können auch Krebs erregende Auswirkungen haben. Um das Risiko von staubenden Arbeitsprozessen zu bestimmen, gibt es Messgeräte, welche über eine Probenahme, die Menge, Struktur und Anteile von Staubpartikeln ermitteln. Zur Herstellung neuer Probenahme-Systeme oder zum Vergleich von Nachbauten wird bei der Berufsgenossenschaft Rohstoffe und chemische Industrie ein Staubgenerator eingesetzt. Mit diesem können Stäube, deren Eigenschaften bekannt sind, in einen Lüftungskanal eingebracht werden.

Die bekannte Probe wird dazu mit einem Trägermaterial fließfähig gemacht. Aus einem Probenbehälter wird das Material zu einer Düse geleitet. Diese saugt über Unterdruck die Probe an und „stößt“ sie schließlich in einen Lüftungsschacht. In diesem Kanal wird die Staubprobe über einen erzeugten Volumenstrom zu den zu vergleichenden Messgeräten geleitet. Das wichtige bei der Vergleichsanalyse ist die Reproduzierbarkeit. Die Staubprobe soll unter immer gleichen Bedingungen eingebracht werden, um beispielsweise die Abscheide-Charakteristik des Messsystems zu erfassen. Der bisherige Versuchsprüfstand in der Dortmunder Außenstelle des Instituts für Gefahrstoff-Forschung, einer Einrichtung der BGRCI, wies in seiner Konstruktion Probleme auf. Die Projektteilnehmer hatten es sich zum Ziel gemacht, diese zu beseitigen. Als Basis für die Neukonstruktion sollte der vorhandene Staubgenerator dienen, der komplett überarbeitet werden musste.

Dazu gehörten folgende Teilziele: Die Regelung der Motordrehzahl über eine stufenlose Steuerung, wobei zum Verstellen der Drehzahl das Öffnen des Gehäuses entfallen sollte, die Regulierbarkeit der Zuluft, die Ablesbarkeit des Drucks über ein Manometer, die Beseitigung von Undichtigkeiten, das Ersetzen des Glasbehälters durch ein größeres alternatives Behältnis, die Verbesserung des optischen Erscheinungsbildes des Geräts sowie die Reproduzierbarkeit von Versuchsergebnissen. Das dafür zur Verfügung stehende Budget durfte nicht überschritten werden. In einer umfangreichen Projektdokumentationsmappe wurden die Ist- und Sollzustände festgehalten bzw. festgelegt, die Durchführung sowie Ergebnisse der einzelnen Versuchsreihen mit Fotos, Grafiken, Tabellen und computertechnisch unterstützten Konstruktionszeichnungen dokumentiert. Mit der Bedieneranleitung sowie den Anweisungen zur Inbetriebnahme zeigte sich am Ende: Die Projektziele wurden erreicht. Herzlichen Glückwunsch an das Duo!


Mehr Information zur Fachschule für Machinenbautechnik

Weitere Blogbeiträge: