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Umweltrisiken und - auswirkungen in globalen Lieferketten deutscher Unternehmen - Branchenstudie Maschinenbau

Die vorliegende Studie bietet Unternehmen des deutschen Maschinenbaus und deren ⁠ Stakeholder ⁠ eine Orientierung zu bedeutenden Umweltauswirkungen entlang der Lieferketten. Sie soll Unternehmen bei der Umsetzung umweltbezogener Sorgfaltspflichten und des Umweltmanagements in global verzweigten Lieferketten unterstützen. Die Studie enthält eine modellbasierte Analyse der Lieferkette für die Herstellung von Lagern, Getrieben, Zahnrädern und Antriebselementen sowie Werkzeugmaschinen für die Umweltthemen Treibhausgase, Wasser, Fläche, Ressourcen, Luftschadstoffe, wassergefährdende Stoffe und Abfälle. Die metallischen Rohstoffe Eisen/Stahl, Bauxit/Aluminium und Kupfer sowie die Prozesse der Galvanisierung und Metalllegierung werden vertieft betrachtet. Auf Grundlage der Analyseergebnisse formulieren die Autorinnen*Autoren Handlungsmöglichkeiten für Unternehmen. Veröffentlicht in Texte | 55/2023.

EU-Umweltausschuss einigt sich auf Begrenzung von Emissonen von mobilen Maschinen und Geräten

Der Umweltausschuss des Europäischen Parlaments hat sich am 15. September 2015 mit großer Mehrheit auf einen Gesetzentwurf geeinigt, mit dem die Luftverschmutzung von mobilen Geräten begrenzt werden soll. Gemeint sind Geräte, die nicht für die Straße gedacht sind, das reicht von Rasenmähern und Kettensägen über Traktoren, Mähdrescher und Ackerfräsen bis hin zu Bulldozern, Lokomotiven und Binnenwasserfahrzeugen. Mobile Geräte sind EU-weit für etwa 15 Prozent des gesamten Stickstoffoxid-Ausstoßes verantwortlich und für fünf Prozent der Feinstaubemissionen. Die Abgeordneten im Ausschuss stimmten für die Einführung von Grenzwerten und sprachen sich dafür aus, Besitzer von mobilen Maschinen zu "ermutigen", ihre alten Maschinen durch sauberere neue Maschinen zu ersetzen.

Neuer Plansenker erhöht Standzeit

Ein Unternehmen konnte die Standzeit von Plansenkern durch deren Modifikationen um 62 Prozent erhöhen. Die nun vierschneidigen Plansenker mit einem Schneidendurchmesser von 26 mm haben eine dem Prozess angepasste Schneidenverrundung und eine MC0700-Beschichtung, die Silizium enthält. Deren Schichthaftung ist durch eine spezielle Interface-Schicht erhöht. Auf Hochglanz polierte Spannuten optimieren die Spanabfuhr. Weil die Austritte der Kühlbohrungen im Stirnspanraum liegen, ist die Arbeitstemperatur erheblich reduziert. Die Werkzeugmaschinen werden geschont, weil der Schnittdruck durch modifizierte Freiwinkel an den Eckenradien verringert werden kann. Eingesetzt werden die Plansenker zum Fertigbohren von Formkonturen an Achsbauteilen und Flanschbauteilen für Getriebewellen bei einem Automobilzulieferer. Gebohrt wird der Stahlwerkstoff C70S6, der durch seinen hohen Kohlenstoffgehalt sprödes Bruchverhalten aufweist. Die Plansenker erreichen beim Fertigbohren eine Standzeit von 1440 Bauteilen, 62 Prozent mehr im Vergleich zu den zuvor eingesetzten Werkzeugen. Entsprechend geringer fallen Wechselzeiten und Stillstand aus, bei längerer Maschinenlaufzeit.

Ökologische und ökonomische Bewertung des Ressourcenaufwands – Industrie-4.0-Retrofit-Maßnahmen an Werkzeugmaschinen

Nachrüsten statt neu kaufen Um die Produktion im fertigenden Gewerbe fit für Industrie 4.0 zu machen, braucht es moderne Fertigungsanlagen. Doch für die Umstellung auf Industrie 4.0 müssen nicht immer neue Maschinen gekauft werden. Bestehende Anlagen oder andere Betriebsmittel können auch durch Auf- bzw. Nachrüstung von Sensorik und Kommunikationsschnittstellen in eine vernetzte Produktionsumgebung eingebunden werden. Ergebnisse dieses sogenannten Retrofits können u. a. eine Lebensdauerverlängerung der Fertigungsanlage, eine Steigerung des Produktionsvolumens oder eine Senkung der produktionsbezogenen Umweltwirkungen sein. In der vorliegenden Studie steht das Werkzeugmaschinen-Retrofit in der spanenden Fertigung im Fokus. So kann ein Retrofit von Anlagen auf Basis verschiedener Ansätze erfolgen. Für die ökonomisch-ökologische Bewertung des Retrofits als Modernisierungsoption von Bestandsanlagen wurde im Rahmen der Studie ein Testszenario zum Außenrundschleifen eines Lagerrings umgesetzt und der Aufwand an den natürlichen Ressourcen Energie, Rohstoffe, Wasser und Boden über den gesamten Lebenszyklus einer Werkzeugmaschine berücksichtigt. Der Fokus lag dabei auf einer möglichst einfach zu implementierenden und kostengünstigen Soft- und Hardwarelösung, um ein breites Anwendungsspektrum insbesondere im Umfeld kleiner und mittlerer Unternehmen des fertigenden Gewerbes zu abzubilden.

NIP II - H2GO

Das Projekt "NIP II - H2GO" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik durchgeführt. Das Verbundprojekt HP2BPP entwickelt innerhalb des H2GO Clusters die Technologien und Anlagen, die für eine hochratenfähige und gleichzeitig flexible Produktion von Bipolarplatten für Brennstoffzellen mittelfristig notwendig sind. Ausgehend vom ganzheitlichen kontinuierlichen Prozessgedanken, werden die durch den Verbund R2HP produzierten Halbplatten dem Fügeprozess zugeführt. Hierfür werden die notwendigen Entwicklungen vorangetrieben, die im Bereich des thermischen Fügens, des Fügens durch Kleben, dem Oberflächenbeschichten, dem Separieren, dem Aktivieren, dem Reinigen und dem Bewerten/Prüfen der Komponente Bipolarplatte die geforderten Produktionsraten qualitätsgerecht ermöglichen. Die einzelnen Produktionsmodule richten sich dabei in ihrem Forschungsschwerpunkten und a. nach den technologischen Möglichkeiten der potenziellen Anwender, den sich aus dem genutzten Material ergebenden technologischen Randbedingungen sowie nicht zuletzt den prognostizierten marktseitigen Kostenforderungen.

Teilprojekt 3

Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik durchgeführt. DuSwaP verfolgt das Ziel ein neuartiges duales Stackingkonzept für Brennstoffzellen zu entwickeln. Dies besteht aus einem hochfrequenten Fließverfahren zur Herstellung kleiner und somit leicht prüfbarer 'Ministacks' und einem MRK-fähigen Roboterstacking, bei dem die Ministacks zum eigentlichen Stack zusammengesetzt werden. Hierdurch wird die Dauer des Stapelprozesses um 75 % reduziert.

PRO DOT II - Mehrkanal, das Aufrüstsystem für Graviermaschinen mit bis zu 8 Gravierköpfen (2. Phase)

Das Projekt "PRO DOT II - Mehrkanal, das Aufrüstsystem für Graviermaschinen mit bis zu 8 Gravierköpfen (2. Phase)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SAMAG Saalfelder Werkzeugmaschinen GmbH durchgeführt. PRO DOT ist ein System, mit dem im Weltmarkt befindliche Tiefdruckgraviermaschinen zu bedeutend produktiveren und qualitativ besser produzierenden Maschinen aufgerüstet werden können. Bei der Herstellung der kostenintensiven Druckformen (Druckzylinder) entstehen Fehler, die beim Druck als starke Farbunterschiede sichtbar werden. Diese Fehler müssen dann durch ein kostenintensives manuelles Korrekturverfahren beseitigt werden. Durch die völlig neuartige PRO DOT- Graviertechnologie wird es zukünftig möglich sein, die Qualität der Gravur so weit zu verbessern, dass diese aufwändigen und kostenintensiven manuellen Korrekturen der Druckzylinder drastisch minimiert werden. Durch diese Qualitätsverbesserung können in Europa große Mengen an Papier, Chemikalien, Farbe und Energie eingespart werden. Den Personalwechsel im Bereich Elektronik und hardwarenahe Programmierung haben wir zum Anlass genommen, das gesamte Entwicklungskonzept noch einmal kritisch zu durchleuchten. Dabei sind wir zu der Erkenntnis gekommen, einen etwas modifizierten Weg zum Erreichen des Ziels bei der Elektronikentwicklung und deren Programmierung einzuschlagen. Es wurde das angepeilte Ziel erreicht, ein Graviersystem zu erstellen, das zukünftig qualitativ besser graviert und die mechanisch und elektronisch bedingten Fehlerquellen bei den jetzt verwendeten Graviersystemen minimiert. Wir sind absolut sicher, dass mit der neuen Graviertechnologie zukünftig große Mengen an Papier und Chemikalien, die bei der Korrektur von Tiefdruckzylindern durch das aufwändige manuelle Ätzverfahren und den erneuten Andruck in der Druckmaschine anfallen, eingespart werden können. Bei den Graviertests hat sich herausgestellt, dass es vorteilhaft wäre, zukünftig einen anderen Aktor mit besseren elektrischen und mechanischen Werten einzusetzen. Das dafür notwendige mechanische Redesign könnte Bestandteil eines Folgeprojekts sein.

Teilvorhaben: R2-3_Fh IWU

Das Projekt "Teilvorhaben: R2-3_Fh IWU" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik durchgeführt. In der dritten Förderphase des Kopernikus-Projektes SynErgie beschäftigt sich das Fraunhofer IWU mit der energieflexiblen Produktion in der Massivumformung. In Zusammenarbeit mit den Industriepartner wird ein intelligentes Last- und Energiemanagement entwickelt und prototypisch umgesetzt. Dabei ordnen sich die Forschungsinhalte in das Hauptziel ein, wie ein Schmiedewerk mit seinen Produktionsanlagen zukünftig energieflexibel gestaltet und betrieben werden kann. Es sollen neue Erkenntnisse gewonnen werden, welche Abhängigkeiten zwischen elektrischer Leistungsaufnahme, Materialfluss, Taktzeit, Umformtemperatur und Qualitätsparametern der Anlagen bestehen. Darauf aufbauend ist der Ansatz, die unterschiedlichen Energieflexibilitäten der Umformanlagen in einen Lastpool zu integrieren und als gebündelte Energieflexibilität am Energiemarkt zu vermarkten. Durch die Erprobung an einem Demonstrator sollen neue Erkenntnisse erlangt werden, welche Steuerungs- und Regelungsverfahren für den Lastpool am wirkungsvollsten in Abhängigkeit verschiedenen Kriterien sind. Die bisherigen Verfahren werden um eine grenzpreisbasierte Flexibilitätsberechnung ergänzt, sodass einem variablen Energiepreis gefolgt werden kann. Insbesondere sollen die unterschiedlichen Charakteristika der Anlagen Berücksichtigung finden.

EXI: HygO-Hydrogen & Oxygen Biotop Namibia

Das Projekt "EXI: HygO-Hydrogen & Oxygen Biotop Namibia" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik durchgeführt. Das Ziel von HygO ist die Entwicklung eines autarken Energiesystems in Form eines Microgrids. Mit diesem soll regenerative Energie mit einem Elektrolyseur in Form von Wasserstoff gespeichert werden, um diesen bei Bedarf in einer Brennstoffzelle rückverstromen zu können. Zusätzlich wird der bei der Elektrolyse anfallende Sauerstoff genutzt, um Schmutz- oder Brauchwasser zu Trinkwasser aufzubereiten.

Daempfung von Blechteilen, die bei der Arbeit angeschlagen werden

Das Projekt "Daempfung von Blechteilen, die bei der Arbeit angeschlagen werden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsche Forschungsgesellschaft für Blechverarbeitung und Oberflächenbehandlung durchgeführt.

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