Produktlebenszyklusorientierte Bewertung von Fertigungsverfahren

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Fritz Klocke
• Fachliche Zuordnung: Produktionssystematik, Betriebswissenschaften, Qualitätsmanagement und Fabrikplanung
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 314860795

Fertigungsverfahren werden primär anhand ihrer Fähigkeit zur Herstellung der aus der Konstruktion vorgegebenen Bauteileigenschaften und bezüglich ihrer Wirtschaftlichkeit in der Herstellphase bewertet und ausgewählt. Des Weiteren ermöglichen bestehende Modelle und Methoden aus dem Bereich der Produktlebenszyklusbewertung und -optimierung eine ökologische Bewertung von Bauteilen bzw. Produkten sowie von Fertigungsverfahren in speziellen Anwendungsfällen wie der Automobil- und Luftfahrtindustrie. Eine Methodik zur produktlebenszyklusorientierten, ökologischen Bewertung und Auswahl von Fertigungsverfahren bei der Herstellung von Schaftfräsern existiert hingegen nicht.Das Ziel des Forschungsvorhabens ist daher die Entwicklung einer Methodik zur ökologischen, produktlebenszyklusorientierten Bewertung und Auswahl von Fertigungsverfahren für die Schaftfräserfertigung. In Anlehnung an das generische Methodikmodell nach Jenke setzt sich eine Methodik aus Methoden, Vorgehen (bzw. Modellen) und einer Systematik zusammen, die im Zuge des Forschungsvorhabens in den einzelnen Arbeitspaketen erarbeitet werden. Zunächst wird ein Beschreibungsmodell des Untersuchungsrahmen entsprechend des Vorgehens eines Life Cycle Assessments (LCA) für den Anwendungsfalls Vollhartmetall-Schaftfräser entwickelt. Anschließend erfolgt die Entwicklung eines Informationsreifegradmodells, um Unsicherheiten der verwendeten Informationen im Zuge des LCA systematische zu berücksichtigen. In den darauffolgenden Arbeitsschritten werden die Wirkbeziehungen der Kunden-, Funktion-, Bauteil- und Prozessdomäne für den Anwendungsfall quantifiziert und die Sachbilanzen in den Lebensphasen erstellt. Im nächsten Schritt erfolgt die Entwicklung eines lebensphasenübergreifenden Zielsystems zur Wirkabschätzung für den Anwendungsfall Schaftfräser. Anschließend wird die Methodik in einem prototypischen Simulationsmodell umgesetzt. Dies soll eine einfache Berechnung der Umweltwirkung von alternativen Fertigungsverfahren zur Herstellung von Schaftfräsern ermöglichen. Zuletzt erfolgt die Ableitung eines Strukturmodells und die Synthese zu einer Gesamtmethodik sowie die Validierung am Fallbeispiel.Durch die Methodik können wissenschaftlich wertvolle Erkenntnisse über lebensphasenübergreifende Zusammenhänge hinsichtlich der Umweltwirkung von Fertigungsverfahren gewonnen werden. Die hohe wirtschaftlich-technische Bedeutung ergibt sich aus den zunehmenden Forderungen nach nachhaltig gefertigten Produkten, deren Erfüllung in hohem Maße von der Wahl und Auslegung der eingesetzten Fertigungsverfahren abhängt. Insbesondere für Vollhartmetall-Schaftfräser ist dies von großer Bedeutung, da die Rohstoffpreise von Wolfram und Kobalt infolge einer zunehmenden Ressourcenverknappung in den vergangen Jahren stetig gestiegen sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen