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Aufgabenorientierte Roboterprogrammierung unter Berücksichtigung von geometrischen Bauteilabweichungen beim Lichtbogenschweißen.

Aufgabenorientierte Roboterprogrammierung unter Berücksichtigung von geometrischen Bauteilabweichungen beim Lichtbogenschweißen. von Kuss,  Alexander
Die einfache und flexible Programmierung von Industrierobotern ist eine wesentliche Herausforderung für das automatisierte Schweißen bei kleinen Losgrößen und hoher Variantenvielfalt. Dazu werden verstärkt Programmiersysteme eingesetzt, die eine Programmierung in einer virtuellen Simulationsumgebung ohne Blockierung des realen Roboters ermöglichen. Ein grundlegendes Problem dabei sind jedoch Abweichungen zwischen virtuellem Bauteilmodell und realer Bauteilgeometrie, die zu einer fehlerhaften Prozessausführung führen können. In dieser Arbeit wird ein aufgabenorientiertes Programmiersystem für das robotergestützte Lichtbogenschweißen entwickelt, welches eine Anpassung von Roboterprogrammen an geometrische Bauteilabweichungen basierend auf optischer 3D-Messung bereits bei der Programmplanung ermöglicht. Die experimentelle Validierung an einer industriellen Schweißroboterzelle zeigt dabei eine deutlich erhöhte Nahtqualität sowie eine verringerte Qualitätsschwankung.
Aktualisiert: 2021-01-28
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Entwicklung von Abstandsgewirken aus Hochleistungsfaserstoffen für gekrümmte Leichtbaupaneele

Entwicklung von Abstandsgewirken aus Hochleistungsfaserstoffen für gekrümmte Leichtbaupaneele von Franz,  Christian
Für die Reduktion von bewegten Massen sowie den schonenden Umgang mit endlichen Ressourcen werden im Maschinen-, im Fahrzeug- und im Anlagenbau sowie im Bauwesen innovative Leichtbaulösungen angestrebt. Dabei erfolgt für großflächige Bauteile zunehmend der Einsatz von Abstandsstrukturen. Herausfordernd ist bei der Auslegung dieser Strukturen, die zug- und schubfeste Verbindung der innenliegenden Abstandsschicht mit den Deckschichten. Im Rahmen dieser Dissertation werden über umfassende Strukturbetrachtungen und -modellierungen, Mechanismen zur schädigungsarmen Verarbeitung von querkraftempfindlichen Hochleistungsfäden an Abstandskettenwirkmaschinen für die Fertigung von Abstandsstrukturen im integralen Aufbau entwickelt. Mit diesen Lösungen sind erstmals Carbon- und Glasfäden auch mit hohen Feinheiten von 800 tex schädigungsarm in der Abstandsschicht verarbeitbar und in Produktionsrichtung gekrümmte Abstandsgewirke mit einer hohen Maßhaltigkeit herstellbar. Dadurch lassen sich auf Basis der Abstandswirktechnik hochproduktiv FKV-basierte Leichtbauteile für großflächige Bauteile, wie Decken-, Wand- oder Bodenelemente, sowie für doppelwandige Rohre entwickeln.
Aktualisiert: 2021-01-28
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Entwicklung von Fräswerkzeugen durch geometrische Simulationen

Entwicklung von Fräswerkzeugen durch geometrische Simulationen von Denkena,  Berend, Pape,  Lasse
Die Auslegung der Werkzeuggestalt ist ein entscheidender Schritt bei der Entwicklung von Fräswerkzeugen. Insbesondere Formfräser oder Kombinationswerkzeuge, die gezielt auf eine bestimmte Bearbeitungsaufgabe angepasst sind, weisen eine komplizierte Werkzeugmakrogeometrie auf, durch die eine parallele Bearbeitung mehrerer Funktionsflächen ermöglicht wird. Es resultiert jedoch ein hoher Entwicklungsaufwand mit einem iterativen Vorgehen bestehend aus der Konstruktion von Prototypen und anschließenden Einsatzuntersuchungen. Zur Reduktion der notwendigen Iterationsschleifen und zur Unterstützung des Konstruktionsprozesses wurde im Rahmen dieser Arbeit eine geometrische Materialabtragssimulation in den Entwicklungsprozess von Fräswerkzeugen integriert. Dazu wurde ein neues Kontaktzonenmodell entwickelt, das die Eingriffsberechnung der Span- und Freifläche einzelner Schneiden in Echtzeit ermöglicht. Weiterhin wurde ein Optimierungsalgorithmus qualifiziert, der auf Basis der Simulationsergebnisse und der Randbedingungen einer gültigen Werkzeuggeometrie die Werkzeuge gezielt optimiert. Das Potential der Simulation wurde in einem ersten Anwendungsfall anhand eines neuartigen Walzenstirnfräsers mit runden anstatt rechteckigen Wendeschneidplatten gezeigt, indem die Radialkraft als prozesslimitierende Größe gegenüber konventionellen Werkzeugen um 22% reduziert wurde. In einem zweiten Anwendungsfall wurde ein Formfräser zur Herstellung von Statoren hydraulischer Verdrängermotoren entwickelt, wobei das maximale Schnittmoment als wesentliche Prozessgrenze um 35% gesenkt wurde.
Aktualisiert: 2021-01-27
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Modellbasierte Datenanalyse zur Identifikation logistischer Schwachstellen in Produktionsbereichen

Modellbasierte Datenanalyse zur Identifikation logistischer Schwachstellen in Produktionsbereichen von Härtel,  Lasse, Nyhuis,  Peter
Die Erreichung einer hohen logistischen Leistungsfähigkeit in Form einer hohen Termintreue, geringen Auftragsdurchlaufzeiten, geringen Beständen und einer hohen Anlagenauslastung gewinnt für produzierende Unternehmen zunehmend an strategischer Bedeutung. Oftmals erreichen die Unternehmen die eigenen oder marktseitigen Ansprüche an die logistische Leistungsfähigkeit jedoch nicht. Eine steigende Datenverfügbarkeit bietet das Potenzial, die Ursachen für entstehende logistische Zielabweichungen evidenzbasiert, anhand vorliegender Unternehmensdaten zu ermitteln, um zielgerichtete Gegenmaßnahmen ableiten zu können. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird eine systematische Methodik zur datenbasierten Identifikation grundlegender logistischer Schwachstellen in Produktionsbereichen industrieller Unternehmen entwickelt. Zur Ermöglichung einer strukturierten Ursachenanalyse, werden die komplexen logistischen Ursache-Wirkungs-Beziehungen zunächst gesammelt und in Form von Ursachenbäumen systematisiert. Darauf aufbauend wird untersucht, wie mithilfe logistischer Modelle, grundlegender statistischer Analysen und geeigneter Kennzahlen eine zielgerichtete Ermittlung der wahrscheinlichen Ursachenpfade allgemeingültig und datenbasiert gelingen kann. Im Ergebnis liegt ein umfassender Leitfaden zur Analyse und Verbesserung der Gestaltung und Konfiguration von Produktionssystemen vor.
Aktualisiert: 2021-01-27
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Routing in dezentral gesteuerten, modularen Fördersystemen

Routing in dezentral gesteuerten, modularen Fördersystemen von Overmeyer,  Ludger, Sohrt,  Simon
Durch die fortschreitende Digitalisierung der industriellen Produktionskette (Industrie 4.0) werden auch neue Anforderungen an industrielle Fördersysteme gestellt. So müssen diese autonom und flexibel auf Änderungen innerhalb der Produktion reagieren, zu denen z.B. Layoutänderungen zählen. Bereits existierende Steuerungsalgorithmen für modulare Fördersysteme können schon heute Konflikte verhindern, zu denen Kollisionen, Verklemmungen, Livelocks und das Verhungern zählen. Jedoch ist keiner der existierenden Algorithmen zeitfensterbasiert. Durch einen zeitfensterbasierten Steuerungsalgorithmus wird es möglich, unmittelbar die wichtigste Zielgröße eines Fördersystems zu optimieren: Den Durchsatz. In dieser Arbeit wird ein zeitfensterbasierter Steuerungsalgorithmus für modulare Fördersysteme vorgestellt. Die Korrektheit des Algorithmus wird bewiesen, seine Laufzeit bestimmt und das Systemverhalten in einer Simulationsumgebung untersucht.
Aktualisiert: 2021-01-27
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Laserstrahlschweißen von Stahl an Aluminiumlegierungen im Dickblechbereich

Laserstrahlschweißen von Stahl an Aluminiumlegierungen im Dickblechbereich von Kracht,  Dietmar, Lahdo,  Rabi
Leichtbaukonstruktionen stellen für den Schiffbau einen guten Ansatz dar, mit dem der CO -Ausstoß 2 durch einen reduzierten Kraftstoffverbrauch gesenkt werden kann. Im Schiffbau kommen Werkstoffkombinationen aus Stahl und Aluminiumlegierungen zum Einsatz, welche mittels eines zeit- und kostenintensiven explosionsgeschweißten Adapterstückes gefügt werden. Eine gute Alternative ist aufgrund der geringen Wärmebelastung und des kontrollierten Aufschmelzens zur Reduzierung der intermetallischen Phasen das Laserstrahlschweißen. In dieser Arbeit wird ein grundlegendes Prozessverständnis zum Laserstrahlschweißen von dickwandigen Mischverbindungen bzgl. Prozessstabilität, Unregelmäßigkeiten, Festigkeit etc. unter Berücksichtigung von Prozessparametern aufgebaut. Es werden Prozessparameterfelder aufgestellt, in denen die Herstellung von relativ qualitativ hochwertigen Verbindungen und damit auch von laserstrahlgeschweißten Adaptern möglich ist. Sämtliche Erkenntnisse fließen in ein Prozessmodell, welches eine Aussage über die zu erwartende Schweißnahtqualität qualitativ ermöglicht.
Aktualisiert: 2021-01-27
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Thermo-mechanische Modellierung von Flugzeugreifen für transiente Manöver

Thermo-mechanische Modellierung von Flugzeugreifen für transiente Manöver von Kahms,  Stephanie, Wallaschek,  Jörg
Der Flugzeugreifen ist das Bindeglied zwischen Flugzeug und Landebahn und überträgt innerhalb der Kontaktfläche Kräfte und Momente. Dazu zählen Vortriebs- und Bremskräfte sowie die Seitenführungskräfte bei Kurvenfahrten. Während des Landevorgangs wirken auf den Flugzeugreifen enorme Kräfte. Vor allem beim Aufsetzen kommt es zu sichtbarem Reifenabrieb, aber auch der sich anschließende Bremsvorgang bzw. das folgende Taxiing spielen eine Rolle für die Temperaturentwicklung und den Reifenverschleiß. Im Rahmen dieser Arbeit werden die transienten Vorgänge am Flugzeugreifen mit Hilfe einfacher physikalischer Modelle abgebildet. Diese haben gegenüber komplexen FEModellen vor allem Vorteile in Bezug auf die Rechenzeit. Ein besonderer Fokus der Arbeit liegt auf der Berechnung der Kontaktkräfte in longitudinaler und lateraler Richtung sowie der Temperatur- und Abriebsberechnung unter transienten Bedingungen, wie sie beispielsweise bei der Landung oder dem Taxiing auftreten. Für die Simulation der Kontaktkräfte wird ein erweitertes Bürstenmodell verwendet, welches ein bekanntes Modell zur Beschreibung eines rollenden, deformierbaren Rades ist. Die Reifentemperatur wird über eine transiente Wärmeleitungsgleichung berechnet. Sie ist abhängig von sowohl äußeren, als auch inneren, reibungsbedingten Wärmeflüssen. Zur Berechnung des Reifenverschleißes wird eine Abriebsgleichung aus experimentellen Ergebnissen hergeleitet. Die freien Modellparameter werden experimentell identifiziert und das Gesamtmodell anhand von Messungen am Gesamtreifen validiert. Sich anschließende Simulationen dienen zur Analyse verschiedener Lande- bzw. Fahrzustände und verfolgen das Ziel ein besseres Verständnis für insbesondere die Temperaturentwicklung sowie den Reifenabrieb zu erlangen.
Aktualisiert: 2021-01-27
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Entwicklung und Charakterisierung fluidmechanischer nachgiebiger Aktuatoren am Beispiel eines multifunktionalen Sauggreifers

Entwicklung und Charakterisierung fluidmechanischer nachgiebiger Aktuatoren am Beispiel eines multifunktionalen Sauggreifers von Griebel,  Stefan
Zum Greifen verschiedener Greifobjekte finden fluidmechanische nachgiebige Aktuatoren (FNA) auf Silikonbasis als Greifer zunehmend Verbreitung. Im Rahmen der Arbeit wird eine allgemeine Klassifikation für FNA vorgestellt. Die Entwicklung von FNA wird am Beispiel eines geschlossenen Sauggreifers detailliert beschrieben. Die Besonderheiten des Sauggreifers sind dessen greifobjektseitige Membran und dessen nichtlineare Federkennlinie, die zu einem Bewegungsverhalten mit Durchschlag führt. Einen wesentlichen Beitrag dieser Arbeit bilden die Formulierungen allgemeiner Vorgehensweisen für das Erreichen festgelegter FNA-Kennwerte anhand ausgewählter Geometrie- und Materialparameter. Zudem werden prinzipielle Lösungen für die Implementierung einer stoffkohärenten sowie nachgiebigen Sensorik für FNA auf Silikonbasis vorgestellt. Durch die Gesamtschau der untersuchten FNA-Eigenschaften liefert die Arbeit einen Beitrag zu multifunktionalen FNA sowie auch zum Vorgehen bei deren Entwicklung.
Aktualisiert: 2021-01-27
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Digitale Assistenz für die Produktion

Digitale Assistenz für die Produktion von Metternich,  Joachim, Sträter,  Oliver
Gerade kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) positionieren sich als flexible Problemlöser am Markt. Sie stehen vor der Frage, wie ihr Produktionssystem zu gestalten ist, um diesen konfliktären Kundenforderungen gerecht zu werden. Im Mittelpunkt ihrer hochflexiblen und dennoch effizienten Produktion stehen die Mitarbeitenden, welche sich schneller als jede Anlage auf Kundenwünsche einstellen und neue Aufgaben bewältigen können. Um in einem dynamischen Arbeitsumfeld diese menschliche Flexibilität optimal einzusetzen und gleichzeitig Fehlermöglichkeiten auszuschalten oder zu reduzieren, bieten sich digitale Assistenzsysteme an. Es stellt sich die Frage, wie sich v. a. KMU die Möglichkeiten der digitalen Assistenz erschließen können. Welche Funktionalitäten bieten unterschiedliche Systeme an? Wann sind sie angemessen? Wie groß ist der Nutzen ihres Einsatzes?
Aktualisiert: 2021-01-25
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