Multi-objective optimization of lean and resource efficient manufacturing systems

Greinacher, Sebastian; Overbeck, Leonard; Kuhnle, Andreas; Krahe, Carmen; Lanza, Gisela

doi:10.1007/s11740-019-00945-9

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“…Daher sollte die Herstellung von schlanken UHPC‐Bauteilen möglichst präzise erfolgen, um die rechnerischen Bauteilwiderstände zu gewährleisten. Dabei bietet sich eine qualitätsgesicherte Vorfertigung nach Vorbild von Lean Production [29] an, wie sie zurzeit im Schwerpunktprogramm 2187 „Adaptive Modulbauweisen mit Fließfertigungsmethoden“ [30] erforscht wird.…”

Section: Bemessungsdiagramme Unter Berücksichtigung Von Geometrischenunclassified

Interaktionsbemessung für schlanke Querschnitte aus UHPC

Forman

Mark

2021

Beton und Stahlbetonbau

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Aus ultrahochfestem Beton (UHPC) lassen sich extrem filigrane Strukturen errichten. Strukturoptimiert sind diese material‐ und ressourceneffizient. Die Querschnitte sind nicht mehr zwangsläufig massige Vollquerschnitte, sondern können beliebige Formen annehmen. Durch geometrische Ungenauigkeiten, die für bewehrte Bauteile aus Normalbeton inhärent im Teilsicherheitskonzept berücksichtigt werden, können bei sehr schlanken UHPC‐Querschnitten die tatsächlichen Tragfähigkeiten überschätzt werden. Für eine Bemessung gegen Biegung (M) mit Längskraft (N) werden dazu M‐N‐Interaktionsdiagramme hergeleitet, welche die Materialmodelle der in Entstehung befindlichen DAfStb‐Richtlinie „Ultrahochfester Beton“ adaptieren. Es zeigt sich, dass in biege‐ und druckdominanten Dehnungsbereichen der Einfluss von geometrischen Ungenauigkeiten maßgeblichen Einfluss auf die Tragfähigkeit besitzt. Daher müssen bei der Herstellung von schlanken UHPC‐Bauteilen die Anforderungen an die Qualitätssicherung höher ausfallen, z. B. durch eine qualitätsgesicherte automatisierte Vorfertigung. Alternativ sind konservativ reduzierte Querschnitte anzusetzen. Für hochbewehrte Bauteile wird zusätzlich der Ansatz von Nettoquerschnittswerten empfohlen.

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Section: Bemessungsdiagramme Unter Berücksichtigung Von Geometrischenunclassified

Interaktionsbemessung für schlanke Querschnitte aus UHPC

Forman

Mark

2021

Beton und Stahlbetonbau

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“…An dieser Stelle setzt das Forschungskonzept des Schwerpunktprogramms an. Ziel ist es, die Verschwendung konsequent zu minimieren (Lean Production [7]) und dabei individuelle, dauerhafte und ästhetische Baustrukturen zu erhalten. Es gilt deutlich weniger Material einzusetzen, Fehler zu vermeiden, eine konsequente Vorfertigung mit Qualitätssicherung einzuführen und damit eine möglichst schnelle Bautätigkeit vor Ort zu erreichen.…”

Section: Introductionunclassified

Vom Handwerk zur individualisierten Serienfertigung

et al. 2021

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Bauen im Regen, eine katastrophale Vorstellung, doch Praxis auf Baustellen. Es bringt Ungenauigkeit, behindert den Einsatz moderner Hochleistungswerkstoffe und kostet Zeit, da Störungen im Bauprozess oft umständliche Rückläufe in den Planungsprozess bedeuten. Dennoch gilt der handwerklich geprägte Bauprozess als unvermeidlich, da jedes Bauwerk individuell und in Handarbeit vor Ort zu erstellen ist. Tatsächlich? Das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft eingerichtete Schwerpunktprogramm „Adaptive Modulbauweisen mit Fließfertigungsmethoden“ setzt auf einen gänzlich neuen Ansatz. Baustrukturen werden in ähnliche modulare Betonfertigteile zerlegt, in Serienfertigung mit Fließprinzip vorgefertigt, in ihrer Qualität gesichert und auf der Baustelle nur noch zusammengefügt. Die Bauzeiten reduzieren sich auf wenige Tage oder Wochen. Vergleichbar einem Puzzle aus vielen Teilen, bleibt die Einzigartigkeit des Tragwerks erhalten. Es gilt: „Individualität im Großen – Ähnlichkeit im Kleinen“. Der Beitrag zeigt Ansätze zur Modularisierung, Produktionskonzepte und verknüpfende digitale Modelle. Durch die ortsfeste Vorfertigung in Serie entstehen hohe Produktionsgeschwindigkeiten und schlanke, ressourceneffiziente Module, die zu Tragwerken mit geringen Maßabweichungen assembliert werden. Eine durchgängige Digitalisierung sichert die Qualität aller Einzelschritte. Sie reicht von der Fertigung über den Zusammenbau bis in die Nutzungszeit des Tragwerks. Es entsteht ein verschwendungsarmer, ressourceneffizienter Gesamtprozess.

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“…Here, the research concept of the priority program starts from Reference 7. The aim is to consistently minimize waste (lean production 8 ) while maintaining individual, durable, and esthetic building structures. The aim is to use significantly less material, avoid errors, introduce consistent prefabrication with quality assurance, and thus achieve the fastest possible construction activity on site.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Industrializing precast productions

Mark

Lanza

Lordick

et al. 2021

Civil Engineering Design

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Building in heavy rain is seldom beneficial, but common practice on site. It promotes inaccuracies and impairs the use of modern but sensible high‐performance materials and costs time, since disruption in construction frequently causes complicated returns to the planning process. Nevertheless, a handcrafted production process is still considered the one and only alternative since all buildings are unique and thus must be manually constructed on site. Indeed? The priority program entitled “Adaptive modularized constructions made in a flux” funded by the German Research Foundation follows a completely new approach. Buildings are divided into similar modular precast concrete elements, prefabricated in flow production, quality‐assured, and just‐in‐time assembled on site. Comparable to puzzles with many pieces, the uniqueness of the structure is maintained. The motto is: “Individuality on a large scale‐similarity on a small scale”. The contribution presents approaches of modularization, production concepts, and linking digital models. Serial, stationary prefabrication enables short production times and resource‐efficient modules that are assembled to load‐bearing structures with low geometrical deviations. Stringent digitalization ensures high quality of all intermediate steps. These comprise fabrication, assembly, and the whole service life of the structure. The result is a lean production process.

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Multi-objective optimization of lean and resource efficient manufacturing systems

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Interaktionsbemessung für schlanke Querschnitte aus UHPC

Interaktionsbemessung für schlanke Querschnitte aus UHPC

Vom Handwerk zur individualisierten Serienfertigung

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