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Erstellt: Wed, 10 Aug 2022 23:03:54 +0200 in 0.0658 sec


Entwurf einer nachgelagerten Anlage zur qualitativen Prozessoptimierung von Kunststoff-Spritzgießprozessen mit Vielfach-Kavitäten. - Ilmenau. - 90 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2022

In dieser Arbeit wird eine nachgelagerte Anlage zur qualitativen Prozessoptimierung von Kunststoff-Spritzgießprozessen mit Vielfach-Kavitäten entworfen. Kunststoffspritzgussanlagen mit Vielfachkavitäten werden häufig vollautomatisiert mit nachgelagerter Peripherie betrieben. Im Sinne der Automatisierung, Autonomie und anschließenden qualitätssichernden Maßnahmen ist es im Interesse eines Herstellers, zu jedem Zeitpunkt des gesamten Fertigungsprozesses eines Produktes, Rückschlüsse auf einzelne Teilprozesse ziehen zu können. Dies erfordert eine gewisse Ordnung und Sortierung der einzelnen Bauteile über mehrere aneinanderreihende Prozessschritte. Um dies zu erreichen, werden sogenannte Separierer eingesetzt, welche Formteile sorten- und nestrein in Beutel verpacken. Waren diese in der Vergangenheit oft manuell betätigt, soll eine Weiterentwicklung in Bezug auf Autonomie und Automatisierung erfolgen. Zu Beginn der vorliegenden Arbeit werden eine bestehende, manuelle Vorrichtung zum Separieren und eine vorangegangene Machbarkeitsuntersuchung kritisch analysiert. Der Stand der Technik wird erfasst. Unter Verwendung des an der Technischen Universität gelehrten konstruktiven Entwicklungsprozesses und entsprechendem methodischen Vorgehen wird eine vollautomatisierte Separieranlage konzipieren. Das Produktionsergebnis einer Spritzgussmaschine wird anhand der Abwurfposition separiert. Für schnelles Wechseln der Speicherbereiche sorgt ein getakteter Rundtisch. Ein kartesisches Handling mit Greifer entleert einzelne Speichersegmente in eine Schlauchbeutelmaschine, welche Formteile verpackt für nachgelagerte Anwendungen ausgibt. Speichervolumina, Autonomie und Automatisierung werden erweitert. Ergebnis dieser Arbeit ist ein konkretisiertes Technisches Prinzip, welches mit der CAD-Software Inventor 2020 erstellt wurde.



Gosch, Konstantin;
Programmierung, Kalibrierung und Messmittelfähigkeitsuntersuchung eines Prüfsystems zur Widerstandsmessung von Automotive-Luftgütesensoren auf einem Keramiksubstrat. - Ilmenau. - 102 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2022

Gegenstand der hier vorgestellten Arbeit ist die Inbetriebnahme eines Prüfsystems zur Widerstandsmessungfür die Firma paragon electronic GmbH. Die Inbetriebnahme umfasst das Messprogramm sowie anschließende Kalibrierung und Messmittelfähigkeitsuntersuchung der Anlage. Zunächst wird das Vorgehen bei der Programmierung, Kalibrierung und Messmittelfähigkeitsuntersuchung erklärt und mit der nötigen Theorie erläutert. Anschließend werden die Unterschiede zwischen den verschiedenen Methoden zur Messmittelanalyse verglichen. Zum Schluss werden die gewonnenen Daten aus der Inbetriebnahme beurteilt und weitere Schritte besprochen.



Oehmke, Marco;
Untersuchung zur Optimierung der Simulationszeit für Unterbodenbatterie- und Karosseriestrukturen von Elektrosportwagen. - Ilmenau. - 94 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2022

Die Elektrifizierung des Antriebsstrangs rückt in den vergangenen Jahren die batterieelektrischen Fahrzeuge in den Fokus der Entwicklung. Um die Reichweite und die fahrdynamischen Eigenschaften der Fahrzeuge zu verbessern, ist die hohe Fahrzeugmasse aufgrund der Traktionsbatterie und deren Schutzstruktur eine relevante Stellgröße. Aufgrund des noch hohen Optimierungspotentials erfordern die Unterbodenbatteriestrukturen eine schnelle Entwicklung hinsichtlich leichterer Fahrzeuge. Hinsichtlich einer schnelleren Optimierung von Leichtbaukonzepten wird in der vorliegenden Arbeit die Simulationszeit für Unterbodenbatteriestrukturen von Elektrosportwagen für einen Unterbodenlastfall optimiert. Das Ziel dieser Optimierung ist die Rechenzeit der jeweiligen Unterbodenbatteriestrukturen im Lastfall zu senken, um Rechenkapazität zu sparen und Ergebnisse schneller zu generieren und auswerten zu können. Die Deformation der Ausgangsmodelle und die Analyse des Kraftflussverlaufs bilden die Basis für eine iterative Modellreduzierung. Eine definierte Abweichung von den Intrusionswerten der jeweiligen Ausgangsmodelle wird als Randbedingung im Modellreduzierungsprozess verwendet. Aufgrund der Abhängigkeit der Rechenzeit und der Knotenanzahl des Systems, welches die Dimension der Steifigkeitsmatrix bestimmt, liegt der Schwerpunkt dieser Arbeit auf der Minimierung der Knotenanzahl. Die Vorgehensweise ist im ersten Schritt der Modellreduzierung das Simulationsmodell von strukturirrelevanten Bauteilen unter Einhaltung der Reduzierungskriterien zu minimieren. Nach Überprüfung der Intrusion und den Reduzierungskriterien wird im Anschluss dieser Prozess iterativ durchgeführt, bis alle für den Lastfall struktur- und steifigkeitsirrelevanten Bauteile aus dem Modell entfernt sind. Der zweite Schritt der Modellreduzierung ist eine neue Vernetzung des reduzierten Modells, womit die Knotenanzahl bei gleicher Abbildungsgenauigkeit weiter reduziert wird. Der Diskretisierungsprozess wird unter den Reduktionskriterien ebenfalls iterativ durchgeführt. Der in dieser Arbeit dargestellte Ansatz zur Optimierung der Simulationszeit dient zur Verbesserung der Laufzeit eines Prozesses, der parametrische Modelle aufbaut, simuliert und auswertet. Eine Modellreduzierung hat hinsichtlich des Designraums, in dem mehrere hundert Varianten betrachtet werden, großen Einfluss auf die benötigte Rechenkapazität.



Weyh, Lars;
Simulation, Optimierung und Auslegung von Teilsystemen eines Wasserstoff-Komponentenprüfstands. - Ilmenau. - 109 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2022

Die Sonplas GmbH in Straubing ist ein Unternehmen für Sondermaschinenbau, Planung und Service und arbeitet seit einigen Jahren an innovativen Projekten im Bereich der Elektromobilität und Wasserstofftechnik. Dazu wird der Ansatz der intensiven Marktrecherche, des Einbringens langjähriger Erfahrung aus der Entwicklung diverser Prüfstände für die Automobil-, Zulieferer- und Luftfahrtindustrie sowie des Erarbeitens neuer und kreativer Lösungen verfolgt. Diese Bachelorarbeit entstand im Rahmen eines Projekts zum Bau und Inbetriebnehmen eines Wasserstoff-Komponentenprüfstands, der den Kunden im späteren Betrieb verlässliche Tests und Aussagen zur Funktionsfähigkeit ihrer Produkte liefern soll. Mit dem aufgebauten Prototypen wird angestrebt, die Entwicklung und finale Konzeption eines marktreifen Produkts voranzutreiben. In dieser Arbeit wurde ein Simulationsmodell für den Fluidplan des aktuellen Prüfstands in Simscape (MATLAB-, Simulink-Umgebung) erstellt. Für die Modellierung der dabei auftretenden physikalischen Eigenschaften wurden in einigen Vorbetrachtungen Vergleiche mit der Theorie gezogen und etwaige Abweichungen diskutiert. Mit der Auswertung der Simulationsergebnisse des Prüfkreismodells liefert diese Arbeit Aussagen zu den für die Inbetriebnahme wichtigen Betriebsgrenzen. Für die Validierung der Simulation mit realen, an der Anlage aufgenommenen Messwerten und der damit verbundenen Anpassung des Modells wurde ein allgemeines Vorgehen beschrieben. Abschließend wurden im Zuge einer geplanten Wasserstoff-Rezirkulation ein physikalisches und empirisches Modell für den dafür benötigten Hubkolbenverdichter nach Herstellerdaten in der beschriebenen Software-Umgebung implementiert.



Bücker, Silvie;
Bestimmung der dynamischen Festigkeit und der tribologischen Eigenschaften verschiedener Kunststoff-Stahl-Verbindungen. - Ilmenau. - 95 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2022

Mit dieser Arbeit sollen weitere Grundlagen für die Entwicklung eines neuen Lagerkonzeptes zur Lagerung großer Rotoren in Windkraftanlagen gelegt werden. Bestehende Konzepte zur Nutzung hydrodynamischer Gleitlager sehen typischerweise die Verwendung einer segmentierten Bauweise vor. Jedes Segment, auch als Kippsegment oder Gleitlager-Pad bezeichnet, besteht aus einem Stahlstützkörper, der mit einer hochbelastbaren Gleitschicht aus dem Kunststoff PEEK versehen ist. In der Arbeit werden zwei wesentliche Aspekte näher betrachtet. Zunächst ist die Langzeitbeständigkeit der Verbindung von Stahl und Kunststoff von größtem Interesse. Im Rahmen von Vorarbeiten wurde eine neuartige formschlüssige Verbindung entwickelt, patentiert und erste Validierungsschritte begonnen. Darauf aufbauend ist es Ziel der Arbeit, weitere und umfangreichere mechanisch-dynamische Prüfungen durchzuführen und die grundlegende Eignung für die Anwendung nachzuweisen oder zu widerlegen. Als Prüfmethoden kommen hier verschiedene Haftfestigkeits-Tests mit und ohne Vorbeanspruchung zum Einsatz. Der zweite wichtige Aspekt betrifft die Auswahl des PEEK-Compounds. Es existieren eine Reihe marktverfügbarer Typen, die sich in der Zusammensetzung stark unterscheiden. Daher werden im Rahmen der Arbeit erste Untersuchungen zum tribologischen Verhalten drei verschiedener Materialien durchgeführt und die Unterschiede unter Ölschmierung bewertet. Dabei wird ein Stift-Scheibe-Tribometer unter geringer Gleitgeschwindigkeit eingesetzt.



Parikh, Pankhil;
Entwicklung eines Gehäuses für einen medizinischen Roboter unter Beachtung der notwendigen Kühlung sowie Serienfertigung. - Ilmenau. - 70 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2022

Sowohl für industrielle Anwendungen als auch im häuslichen Umfeld werden mobile Roboter bereits eingesetzt. Auch im Medizinbereich kommen sie immer häufig zum Einsatz. Die vorliegende Arbeit befasst sich um eine Konstruktion des Gehäuses für einen mobilen Assistenzroboter, der im Medizinbereich eingesetzt wird. Der Fokus der Arbeit liegt auf der Konstruktion des Gehäuses unter Beachtung des Wärmemanagements im Roboter und der Auswahl eines Fertigungsverfahrens für das Gehäuse, mit dem Ziel der Serienfertigung. Zu Beginn werden die Ausgangslage, der aktuelle Stand der Forschung und Technik dargestellt. Dabei wird der Einsatz des Roboters in der Rehabilitation und die Komponenten des Roboters erläutert. Die relevanten Begriffe und Grundlagen werden anschließend erklärt. Folglich wird eine Reihe von Designprinzipen vorgestellt und verglichen. Auf Basis des ausgewählten Prinzips erfolgt die Auslegung und Optimierung der Bauteile. Es folgt die Konzipierung und Auslegung des benötigten Belüftungssystems. Seine Umsetzung wird anhand der Versuche nachgewiesen. Abschließend wird über das geeignete Fertigungsverfahren für die Serienfertigung des Gehäuses diskutiert.



Harfensteller, Felix; Henning, Stefan; Zentner, Lena; Husung, Stephan;
Modeling of corner-filleted flexure hinges under various loads. - In: Mechanism and machine theory, Bd. 175 (2022), 104937, S. 1-11

Compliant mechanisms are widely applied in precision engineering, measurement technology and microtechnology, due to their potential for the reduction of mass and assembly effort through the integration of functions into fewer parts and an increasing motion repeatability through less backlash and wear, if designed appropriately. However, a challenge during the design process is the handling of the multitude of geometric parameters and the complex relations between loads, deformations and strains. Furthermore, some tasks such as the dimensioning by means of optimization or the modeling for a controller design require a high number of analysis calculations. From this arises the need for sufficient computational analysis models with low calculation time. Existing studies of analysis models are mostly based on selected load cases, which may limits their general validity. The scope of this article is the comparison of models for the analysis of corner-filleted flexure hinges under various loads, to determine their advantages, disadvantages and application fields. The underlying methods of the study can further be used to evaluate future models based on a broad selection of possible load cases.



https://doi.org/10.1016/j.mechmachtheory.2022.104937
Koch, Yanik; Husung, Stephan; Röhnert, Felix; Mahboob, Atif; Frank, M. G.; Kirchner, Eckhard;
A method for the support of the design for Digital Twin solution and its application on a gearbox system. - In: Proceedings of the Design Society, ISSN 2732-527X, Bd. 2 (2022), S. 1609-1618

The information from Real Twins are increasingly used to construct Digital Twins. Acquisition of information from the Real Twin or in other words performing measurements on the Real Twin may lead to effects in the working of Real Twin. For instance, the introduction of sensors may impair certain functions of a Real Twin. Therefore, it is important to analyse the effect of any change that is performed on the Real Twin for achieving the Digital Twin. In this paper, a method for Digital Twin solution is presented that address these aspects as well as its use is demonstrated by a case example.



https://doi.org/10.1017/pds.2022.163
Mahboob, Atif; Husung, Stephan;
A modelling method for describing and facilitating the reuse of SysML models during design process. - In: Proceedings of the Design Society, ISSN 2732-527X, Bd. 2 (2022), S. 1925-1934

MBSE and SysML are increasingly finding their applications in industry as well as in academia. The reuse of the information described in SysML models depends, among others, on the modelling methods, management of dependencies between elements and on the needed remodelling effort. In this paper, a modelling method is presented that address the reuse of SysML models and descriptions as well as reuse of model variants in SysML. A case example is presented to explain the modelling methods and the gained experience is summarised in the form of general recommendations for further use.



https://doi.org/10.1017/pds.2022.195
Husung, Stephan; Weber, Christian; Mahboob, Atif;
Integrating model-based design of mechatronic systems with domain-specific design approaches. - In: Proceedings of the Design Society, ISSN 2732-527X, Bd. 2 (2022), S. 1895-1904

In addition to the known approaches for product development new or supplementary approaches have emerged. An important approach in this field is Systems Engineering (SE) and Model-Based Systems Engineering. Through these approaches, new procedures, level-focused description concepts and terms come into product development. However there are still some uncertainties as to how the known approaches of product development can be combined with the SE approaches. This paper aims to show how the known development approaches can be extended by and integrated with SE approaches.



https://doi.org/10.1017/pds.2022.192