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Publications

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Hesse, Miriam;
Untersuchung der Absicherung von Montageprozessen am Beispiel von Produktionsanläufen in der Automobilindustrie. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2020. - XIV, 188 Seiten. . - (Berichte aus dem Institut für Maschinen- und Gerätekonstruktion (IMGK). - Band 35)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2019

ISBN 978-3-86360-221-5

Absicherungsmaßnahmen werden im Produktentwicklungsprozess zur Überprüfung bestimmter Eigenschaften und Funktionen eines Konstruktionsstands eingesetzt. So sollen mögliche Abweichungen von den Zielvorgaben frühzeitig erkannt und Erkenntnisse für die weiteren Entwicklungsschritte gewonnen werden. Die Ergebnisse der Absicherung können auch als Indikatoren für die Reife des Produkts, der Fertigungsprozesse oder des Projekts dienen. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Erarbeitung eines Vorgehens zur Analyse von Verbesserungspotentialen in der Absicherung. Der Fokus liegt dabei auf der Absicherung der Montage. Das Vorgehen wird anhand einer Fallstudie in der Automobilentwicklung dargestellt. Kern der Untersuchung ist die Identifikation der für die Montage relevanten Produkt- und Prozesseigenschaften und die Analyse spät im Entwicklungsprozess erkannter Zielabweichungen. Diese werden hier als Indikator für Verbesserungspotentiale in der Absicherung verwendet. Für die notwendigen Analyseschritte wurden im Rahmen der Fallstudie sehr große Mengen an Informationen aus der Dokumentation abgeschlossener Produktentwicklungsprojekte verarbeitet. Daher wurde der Einsatz von Text-Mining-Werkzeugen untersucht und in das erarbeitete Vorgehen zur Identifikation von Verbesserungspotentialen integriert.



Beckmann, Leon;
Anpassungskonstruktion eines Dreifachpendels für experimentelle Untersuchungen. - Ilmenau. - 63 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2020

Im Fachgebiet Regelungstechnik der TU Ilmenau wird für Experimente ein von einem Führungsschlitten angetriebenes inverses Dreifachpendel verwendet. Bei bestimmten Bewegungsmanövern werden Kollisionen zwischen den Armen beobachtet, welche das Pendel beschädigen. Um diese Kollisionen zu vermeiden, wird das Dreifachpendel konstruktiv angepasst. Die Arbeit beschäftigt sich im ersten Teil mit der Analyse des bestehenden Systems. Dazu werden zunächst die Eigenschaften der Pendelarme aufgenommen und mit den Herstellerangaben verglichen. Anschließend werden verschiedene Belastungsfälle in Verformungsversuchen untersucht. Die Messergebnisse werden mit Simulationen abgeglichen, in denen dann die Verformungsanteile der Bauteile ermittelt werden. In weiteren Simulationen werden Einflussgrößen wie die Lagerart, der Achsabstand und die Querschnittsgeometrie untersucht und Möglichkeiten für konstruktive Verbesserungen identifiziert. In der Konstruktionsphase werden Gestaltentwürfe für die einzelnen Teilelemente erarbeitet und miteinander verglichen. Schließlich werden die Teillösungen zu einem Gesamtentwurf kombiniert. Das neue Pendel weist in kritischen Lastfällen eine ca. 50% höhere Steifigkeit bei annähernd gleichem Gewicht auf.



Neumeyer, Florian;
Entwicklung von Maschinenkomponenten zur Positionierung und Aufnahme von Niederhalterwerkzeugen. - Ilmenau. - 81 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020

Die Entwicklung neuartiger Maschinenkonzepte ist in den letzten Jahren geprägt durch den stetigen Trend zur Automatisierung. Bei automatischen Biegemaschinen steigen zudem die Anforderungen hinsichtlich der Blechdicken, Schachtelhöhen und Prozessgeschwindigkeiten. Hierfür ist insbesondere die Positionierung und Aufnahme von Niederhalterwerkzeugen ein Kernelement. Die Analyse bestehender Maschinen und Prozessabläufe zeigt ungenutztes Entwicklungspotenzial auf. Die vorliegende Masterarbeit beinhaltet die Entwicklung von Maschinenkomponenten zur Positionierung und Aufnahme von Niederhalterwerkzeugen in automatischen Biegemaschinen. Einleitend erfolgt die Betrachtung des aktuellen Stands der Forschung und der Technik. In der Konzeptphase werden durch Analyse einer bestehenden Konstruktion die Anforderungen an das System ermittelt, sowie eine Funktionsstruktur entwickelt, aus derer sich die einzelnen Teilfunktionen ableiten. Auf Basis der ermittelten Teilfunktionen werden Lösungskonzepte erarbeitet und in einer Morphologischen Matrix zusammengestellt, aus denen drei Lösungskonzepte ausgewählt und gegenübergestellt werden. Es wird ein ausgewähltes Konzept konkretisiert und konstruiert. Dies beinhaltet die Werkzeugaufnahme und die Anpassung der Niederhalterwerkzeuge. Zudem wird ein zugehöriger Werkzeugwechsler entwickelt, der die unterschiedlichen Niederhalterwerkzeuge aufnehmen und positionieren kann. Die Konstruktion wird unterlegt durch die notwendigen Berechnungen der Maschinenkomponenten. Abschließend wird die Neuentwicklung durch einen Vergleich mit bestehenden Konstruktionen evaluiert.



Hilpert, Joachim;
Entwicklung eines Prüfstandes zum Test eines Rear Pressure Bulkheads aus thermoplastischem CFK. - Ilmenau. - 216 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020

Massereduktion ist eines der probatesten Mittel, um die ökonomische Effizienz von Verkehrsflugzeugen zu steigern und deren Schadstoffausstoß zu senken. Aufgrund dessen findet im Flugzeugbau eine zunehmende Substitution der Aluminiumbauteile durch CFK-Bauteile statt. Faserverbundkunststoffe mit thermoplastischer Matrix ermöglichen dabei Fertigungsverfahren, die Potential für eine Reduktion der Produktionskosten gegenüber den duroplastischen Bauteilen bergen. Aus diesen Gründen entwickelt Premium AEROTEC ein neues Druckschott für den Abschluss der Druckkabine der Airbus A320-Familie aus thermoplastischem CFK. In dieser Arbeit wird ein Prüfstand für Statik- und Ermüdungsversuche an diesem Druckschott entwickelt und konstruiert. Im Test findet eine Belastung des Prüflings durch Luftüberdruck auf der Seite der Druckkabine statt. Hierzu werden zu Beginn die Anforderungen analysiert. Anschließend findet eine Aufteilung der Gesamtaufgabe in Teilfunktionen statt. Diese beinhalten die Dummy-Rumpfstruktur, deren Ausrichtung, sowie deren Verschluss, die Befestigung des Verschlusses an der Dummy-Rumpfstruktur, Zugangsmöglichkeiten von beiden Seiten des Druckschotts für Inspektionen und die Befüllung der Druckkammer. Für diese werden Teilkonzepte entwickelt und bewertet. Die Bewertungen finden anhand ausgewählter Kriterien statt. Dabei stehen die Kosten, die Benutzerfreundlichkeit und die Fehleranfälligkeit des Testaufbaus im Vordergrund. Ein Gesamtkonzept, dass sich aus den Teilkonzepten zusammensetzt, wird anhand der Bewertungen ausgewählt. Basierend darauf findet die Erarbeitung, Bewertung und Auswahl von Gestaltvarianten statt. Es erfolgt eine Modellierung im 3D-CAD. Weiterer Bestandteil der Arbeit sind Vorschläge für die Positionierung und Auswahl von Prüfmitteln. Dabei wird der Einsatz von Dehnungsmessstreifen, faseroptischen Messmitteln und dem Bildkorrelationsverfahren beleuchtet. Es folgt eine Abschätzung der erzielbaren Messgenauigkeit. Abschließend findet eine letzte Kontrolle der Anforderungserfüllungen statt. Zuletzt wird ein Fazit gezogen und ein Ausblick auf ausstehende Arbeitsschritte gegeben.



Nennstiel, Thomas;
Konzeption und Konstruktion eines universellen Montagekonzeptes mit Mensch-Roboter-Kollaboration. - Ilmenau. - 160 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Viele Unternehmen stehen unter einem steigenden internationalen Wettbewerbsdruck. Dabei stellen die Ansprüche der Kunden nach individualisierten Produkten zu vergleichbaren Kosten wie standardisierte Massenprodukte, die Unternehmen vor große Herausforderungen. Daher wird ein System gesucht, welches eine wirtschaftliche Produktion bei bestehender Individualität ermöglicht. Dies könnte durch eine gezielte Zusammenarbeit zwischen Mensch und Roboter erreicht werden, die die beidseitigen Vorteile in einem hybriden Produktionssystem als Mensch-Roboter-Arbeitsplatz vereint. Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung eines neuartigen Produktionssystems für die Montage durch Interaktion zwischen Mensch und 6-Achs-Roboter. Auf Grundlage der Maschinen- und Robotersicherheit werden neue Sicherheitskonzepte zur Mensch-Roboter-Interaktion entwickelt. Dabei wird ein neu entwickeltes und noch nicht zertifiziertes 3D-Kamerasystem zur Erfassung bewegter Objekt im Raum in das Sicherheitskonzept integriert. Anhand eines konkreten Fallbeispiels zur Montage eines Steckereinsatzes wird ein Mensch-Roboter-Montageplatz konzipiert und ein zugehöriges Sicherheitskonzept erstellt. Hierzu wird das Produkt analysiert, ein Montageablauf festgelegt sowie ein geeigneter Interaktionsgrad zwischen Mensch und Roboter ermittelt. Für den Mensch-Roboter-Montageplatz werden Komponenten empfohlen und in einer grafischen Entwurfsskizze konkretisiert. Abschließend wird das Sicherheitskonzept validiert.



Automated computational tools for the design of rigid links in compliant mechanisms. - Ilmenau. - 74 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Nachgiebige Mechanismen besitzen aufgrund ihrer vorteilhaften Eigenschaften ein großes Anwendungspotenzial in Bereichen der Robotik, Präzisionstechnik, Messtechnik, Medizintechnik sowie in der Luft- und Raumfahrttechnik. Der Bedarf an Entwurfswerkzeugen für nachgiebige Mechanismen hat zur Entwicklung von Entwurfsmethoden geführt, die sich häufig auf die Gestaltung der nachgiebigen Gelenke konzentrieren. Bedingt durch die Komplexität der Zusammenhänge werden die Gestaltung der Glieder und deren Einfluss auf die Größe des Mechanismus, die Kollisionsvermeidung, den Bewegungsbereich oder die Herstellbarkeit meist vernachlässigt. Die vorliegende Masterarbeit strebt die Entwicklung von Analysewerkzeugen und Lösungsmustern an, die den computerunterstützen Entwurf der Glieder in einem nachgiebigen Mechanismus ermöglichen. Basierend auf dem kinematischen Verhalten eines Starrkörpermodells sowie gegeben Abmessungen für nachgiebige Gelenke werden Softwarekomponenten entwickelt, um den zu Verfügung stehenden Bauraum für die Gliedgestaltung zu bestimmen. Durch die Berücksichtigung der Relativbewegungen zwischen den Mechanismenelementen sowie weiteren Bauteilen werden dabei Kollisionen vermieden. Die erstellten Softwarekomponenten können als Teilsystem für die Gestaltung und Optimierung eines nachgiebigen Mechanismus eingesetzt werden. Der ermittelte Bauraum für die Gestaltung der einzelnen Glieder kann als Ausgangspunkt für die Anwendung von Entwurfsmustern oder zur Topologieoptimierung dienen. Hierzu werden mögliche Prozessabläufe beschrieben und das Anwendungspotenzial der erstellten Softwarekomponenten abgeschätzt. Abschließend werden die Ergebnisse der Arbeit zusammengefasst und Potenziale für weitere Untersuchungen aufgezeigt.



Apel, Marco;
Konstruktion einer prototypischen Maschine zur Unwuchtbestimmung rotierender Körper in vertikaler Lage. - Ilmenau. - 121 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Im Rahmen von Forschungs- und Entwicklungstätigkeiten ist ein prototypischer Versuchsstand zu entwickeln, mit dem die Unwucht von Rotoren in vertikaler Lage bestimmt werden kann. Hierbei liegt der Fokus auf der Unwuchtmessung von Werkzeughalter SK 40 nach DIN ISO 69871. Die Maschine soll zudem über die Funktion verfügen, auch Rotoren anderer Geometrie auf Ihre Unwucht zu prüfen. Die Basis der Konstruktion bildet dabei das Einarbeiten in die Thematik der Auswuchttechnik, umfangreiche Recherchen zum Stand der Technik, der aktuellen Patentsituation und der Marktsituation im Bereich der Auswuchttechnik. Des Weiteren soll die Konstruktion in einer Mehrkörpersimulation auf ihre Funktion validiert und die Materialkosten unter Zuhilfenahme eines geeigneten ökonomischen Verfahrens kalkuliert werden. Die Ergebnisse dieser Masterarbeit sollen zudem zur Entscheidungsfindung der an den Forschungs- und Entwicklungstätigkeiten beteiligten Unternehmen beitragen, ob eine Weiterentwicklung des Versuchstandes bis zur Marktreife anzustreben ist.



Mahboob, Atif; Husung, Stephan; Weber, Christian; Liebal, Andreas; Krömker, Heidi;
Smartphone as a stand-alone device for rendering, visualization and tracking for use during product development in virtual reality (VR). - In: ASME digital collection. - New York, NY : ASME, (2019), DETC2019-97173, V001T02A079, 10 pages

https://doi.org/10.1115/DETC2019-97173
Liebal, Andreas; Krömker, Heidi; Mahboob, Atif; Weber, Christian;
Toolbox for user-centered specification of VR systems. - In: ASME digital collection. - New York, NY : ASME, (2019), DETC2019-97340, V001T02A053, 11 pages

https://doi.org/10.1115/DETC2019-97340
Krtschil, Lukas;
Konstruktionsrichtlinien für die additive Fertigung von Betriebsmitteln für den Fahrzeugbau. - Ilmenau. - 102 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der konstruktiven Optimierung von Betriebsmitteln für den Fahrzeugbau in Hinblick auf generative Fertigungsverfahren. Ziel ist es, die Konstruktion dieser Betriebsmittel innerhalb der Daimler AG soweit zu optimieren, dass die Vorteile und Möglichkeiten die eine additive Fertigung im Vergleich zur subtraktiven Herstellung bietet, zu nutzen. Aus einer exemplarischen Vorauswahl werden auf Grundlage einer Bewertungsmatrix die Betriebsmittel bestimmt, die das größte Potenzial für eine Optimierung unter Berücksichtigung von Kriterien wie Stückzahl, Konstruktionsaufwand, Herstellungszeit und Materialaufwand aufweisen. Eine Ist-Analyse der repräsentativen Bauteile ermöglicht hierbei, Anforderungen an die Neukonzeption der Betriebsmittel abzuleiten. Auf Basis dieser Anforderungsliste werden denkbare Lösungsideen erarbeitet und in einer Kombinationstabelle verglichen. Eine Patent- und Literaturrecherche unterstützt bei der Auswahl geeigneter additiver Verfahren für die Betriebsmittelherstellung und zeigt deren Grenzen und Potenziale auf, die bei der Konstruktion zu berücksichtigen sind. Darauf aufbauend werden verschiedene Konzepte zur Realisierung der Problemstellung erarbeitet und gegenübergestellt. Das vielversprechenste Konzept wird in Hinblick auf die Zielsetzung konkretisiert und gestützt durch Berechnungen und Topologieoptimierung auskonstruiert. Nach der Herstellung erfolgt ein abschließender Vergleich der Neukonstruktion mit dem bisherigen Betriebsmittel, um die Optimierungmaßnahmen zu bewerten und einzuordnen. Das Ziel der Arbeit ist somit die Erarbeitung von Konstruktionsrichtlinien, die zur Unterstützung und Effizienzsteigerung der Konstrukteure dienen und zugleich die Nachhaltigkeit durch Material- und Kosteneinsparungen steigern.