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Porsche - Laser statt Fräse

Laser statt Fräse

Ein Ausblick auf innovative Fertigungsmethoden

Innovative Fertigungsmethoden werden große Vorteile bringen, von denen in erster Linie die Kunden profitieren. Ein Ausblick zeigt, was kommende Techniken möglich machen.

Wo gehobelt wird, fallen Späne. Und wo Metalle geformt werden, fliegen die Funken. Letzteres verändert sich jedenfalls nicht, wenn neue Produktionsmethoden Einzug halten in die Fabrikhallen der Welt. Nur der Maßstab, in dem es funkt, wird etwas kleiner. Denn statt heißer Rohmasse oder gehärteten Werkstoffen führt der Laser Regie. Und der schichtet Ebene um Ebene, Mikrometer um Mikrometer an Metall- oder Kunststoffpulver aufeinander und verschmilzt diese – bis zum fertigen Produkt.

Das Additive Manufacturing etwa – umgangssprachlich gern als 3D-Druck bezeichnet – ist auf dem Weg, die Ideen der digitalen Welt greifbar zu machen. So müssen additiv gefertigte, komplexe Bauteile zum Beispiel nicht mehr aus 80 Einzelteilen bestehen, sondern können als ein einziges, zusammenhängendes Stück produziert werden. Und die Form spielt dann auch keine Rolle mehr. Im Gegenteil. Der Natur entlehnte Strukturen könnten den Weg weisen zu einer effektiveren Gestaltung von Kühlern, die beispielsweise Batteriepacks oder Brennstoffzellen umgeben. Und die trotz eines viel kleineren Bauvolumens den doppelten Wirkungsgrad traditionell gefertigter Komponenten bieten.

Die Vorteile von additiv gefertigten Werkzeugen: Dank exakt berechneter und umgesetzter Anforderungen sind sie dauerhaft belastbar und außerdem sortenrein im Recycling am Ende ihres Lebenszyklus. Darüber hinaus ermöglichen sie die im Fahrzeugbau entscheidende Gewichtsersparnis. Das hilft den Automobilherstellern, den Treibstoffverbrauch zu reduzieren und den CO₂-Ausstoß zu senken.

Pulverdrüse- und Pulverbrett-Verfahren
Beim Pulverdüse-Verfahren wird Metallpulver über einen Gasstrom einer Düse zugeführt. Die Düse und ein Laserstrahl fokussieren denselben Punkt, an dem das Metallpulver vom Laser geschmolzen wird – dabei lässt sich der Produktionskopf aus Düse und Laser in bis zu fünf Achsen steuern. Beim Pulverbett-Verfahren schmilzt ein Laser das flächig ausgebrachte Metallpulver punktuell, wodurch das Bauteil in mehreren Schichten von 20 bis 100 Mikrometern Stärke in die Höhe wächst. So lassen sich nahezu alle erdenklichen Formen produzieren. Beides sind vielversprechende Technologien, besonders für den Bau von Werkzeugen und Montagehilfsmitteln.

Mit AR die Qualität visualisiert
Augmented-Reality-Technologien der Porsche Produktion 4.0 unterstützen bereits das Qualitätsmanagement. Mithilfe eines Tablets werden Abweichungen zum vorgegebenen Perfektionsgrad schnell und zuverlässig sichtbar. Die App ermöglicht eine direkte Visualisierung von Bauteilinformationen unmittelbar am Fahrzeug. Dabei wird das CAD-Bild über das Realbild gelegt. Mitarbeiter können sich Berichte und Messwerte zum Fahrzeug ansehen und Abweichungen direkt im CAD-Modell erfassen. Die Einträge werden unmittelbar in der zentralen Datenbank gespeichert. Der Prüfprozess lässt sich so in Echtzeit zu jedem beliebigen Partner streamen. Das spart Zeit, Kosten – und erhöht die Qualität.

Maximale Flexibilität mit FTS
Für die Produktion des Taycan setzt Porsche auf eine sogenannte Flexi-Linie. Statt die Produktionslinie in einer mechanischen, starren Linie abzubilden, wird mit einem fahrerlosen Transportsystem (FTS) gearbeitet. Damit werden die Vorteile des klassischen Fließprinzips mit den Flexibilitätsvorteilen einer wandlungsfähigen Montage verbunden. Porsche ist der erste Fahrzeughersteller, der FTS im kontinuierlichen Fluss einsetzt. Mit der gewonnenen Flexibilität kann zukünftig noch schneller auf Marktschwankungen reagiert werden. Auch dies ist ein Beleg für die Produktionsphilosophie von Porsche.

Fahrzeug-Infos fürs Handgelenk
Schnell, einfach, digital – all das verspricht die Workerbase Smartwatch. Mit dieser digitalen Armbanduhr können Mitarbeiter den Status eines Fahrzeugs abrufen. Wo befindet es sich auf dem Werksgelände? Welche Besonderheiten sind zu beachten? Bisher werden diese Informationen häufig noch auf einem Handzettel ausgedruckt und mitgenommen. Mit der digitalen Variante lassen sich viele Prozesse vereinfachen und durch Vernetzung optimieren. Deshalb sollen die Anwendungsfälle für die Smartwatch in der Produktion stetig erweitert werden. Der Pilotbetrieb in der Produktion Zuffenhausen wird zeitnah gestartet.

Digitale Produktabsicherung
Digitale Hilfsmittel spielen bei der Karosserieherstellung eine entscheidende Rolle. Dies ist wichtig, weil die Blechumformung in der Automobilindustrie immer komplexer wird. Die Abteilung „Planung Karosserie“ und die Porsche Werkzeugbau GmbH als Kompetenzzentrum für Blechteil- und Karosserieherstellung können die neuen Absicherungsmethoden dazu nutzen, um Riss- und Faltenfreiheit, Rückfederung oder Wärmeverzug zu simulieren. Werden Abweichungen festgestellt, wird Schritt für Schritt der Prozess so angepasst, dass am Ende standardisierte Bewertungsparameter erreicht werden. So gelingt es, qualitativ hochwertige Bauteile mit robusten und effizienten Prozessen herzustellen.

Dieser Artikel stammt aus der aktuellen Porsche Campus Ausgabe für das Sommersemester 2019.
Lade dir die komplette Ausgabe hier herunter.

Download Magazin SS2019 (PDF; 14.9 MB)

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