Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Entwicklung von ergonomisch optimierten Schmiedezangen zum kraftunterstützten und schwingungsgedämpften Handling von Schmiedeteilen

Die Schmiedebranche ist von kleinen und mittleren Unternehmen geprägt. Charakteristisch für KMU sind geringe Losgrößen und ein hohes Maß an Flexibilität. Zum Greifen, Transportieren und Halten von Schmiedeteilen werden daher Schmiedezangen genutzt. Schmiedezangen weisen keine ergonomischen Eigenschaften auf. Die Kombination aus dauerhaftem Greifen, teils hohen Bauteilgewichten bis zu 20 kg und auftretenden Stößen und Schwingungen der Presse ist auf Dauer höchst belastend für den Mitarbeiter. Dies resultiert in einer Vielzahl von möglichen Erkrankungen/Ausfällen (z. B. Erkrankungen des Muskel-Skelett-Systems, Gefäßschädigung).

Ziel dieses Forschungsprojektes ist daher eine Schmiedezange zu entwickeln, welche ergonomisch geformt ist, Stöße und Schwingungen dämpft, eine Unterstützung beim Aufbringen der Greifkraft bietet und die Belastungen durch das Bauteilgewicht reduziert. Dazu werden zunächst auftretende Belastungen systematisch definiert und ein Anforderungskatalog für die Entwicklung einer unterstützenden, ergonomischen Zange abgeleitet. Anschließend werden Lösungskonzepte für die verschiedenen Bereiche (Ergonomie, Greifkraft, Gewichtsreduktion, Stoß- und Schwingungsdämpfung) erarbeitet, mittels Nutzwertanalyse in Zusammenarbeit mit dem PA bewertet und zu einem Gesamtkonzept zusammengeführt. Parallel dazu werden Bewertungssysteme und Evaluationsmethoden zur Messung der Belastung (bspw. mittels EKG, Puls) identifiziert. Mit der entwickelten ergonomischen Schmiedezange sowie einer herkömmlichen Schmiedezange werden Schmiedungen durchgeführt, bei welchen die Belastungen und Beanspruchungen gemessen, evaluiert und eine Bewertung der entwickelten Lösungen durchgeführt wird. Durch die Reduzierung der Belastungen ermöglichen die Ergebnisse dieses Projektes den Trend der steigenden Krankenzahlen und des steigenden Alters der Beschäftigten aktiv entgegen zu wirken, wodurch die Wirtschaftlichkeit und Produktionskapazität der Unternehmen gesteigert wird.

Ergebniszusammenfassung:

Die im Forschungsvorhaben definierten Ziele konnten erreicht werden. Die gestellten Anforderungen an eine ergonomisch optimierte Schmiedezange konnten durch die durchgeführten Arbeiten simulativ und experimentell erfüllt werden. Einige Anforderungen konnten nicht im vollen Umfang erfüllt werden. Bspw. müsste das Traggestell weitere individuellere Einstellmöglichkeiten haben, um den Bedürfnissen des Schmiedes und des Schmiedeprozesses gerecht zu werden. Mit Hilfe der entwickelten Schmiedezangen haben die Schmiedeunternehmen die Möglichkeit, individuell für ihre Prozesse geeignete Konzepte auszuwählen. Die entwickelten Schmiedezangen können mobil und frei bewegbar an unterschiedlichen Arbeitsplätzen angewendet werden. Zusätzlich konnte eine Greifkraftreduktion von bis zu 81 % und eine Reduzierung des Kalorienverbrauchs um bis zu 51 % erreicht werden. In praxisnahen Untersuchungen wurde eine Stoßreduktion von bis zu 72 % erreicht. Hierdurch erfüllen die ergonomisch optimierten Schmiedezangen (insbesondere die Gripzange in Kombination mit dem Traggestell) die gestellten Anforderungen A1 - A6 und die Zielwerte. Die Ergebnisse sind allerdings nicht pauschal auf alle Schmiedeprozesse übertragbar. Für jeden Schmiedeprozess und jeden Schmiedemitarbeitenden müssen individuelle Anforderungen für die Gestaltung von Schmiedezangen oder ergonomischen Arbeitsplatzkonzepten berücksichtigt werden. Deshalb sind die Ergebnisse des Leitfadens nur eine grobe Orientierungshilfe für Schmiedeunternehmen.