Studienabschlussarbeiten

Die vorliegende Diplomarbeit befasst sich mit automatisierbaren, virtuellen Funktionsprüfungen (Functional Mock-Up, kurz FMU) von technischen Systemen mithilfe des 3D-CAD-Systems CATIA V5 R17 und deren Verknüpfung mit einer Gruppe von Anforderungen, welche durch eine mechatronische Kooperationsplattform bereitgestellt werden. - Ziel ist es, Anforderungen mithilfe spezieller Prüfungen, unterstützend zur laufenden Entwicklung (teil-)automatisch, virtuell abzusichern. Dadurch sind Zeiteinsparungen beim Prüfen realisierbar. Weiterhin soll die Automatisierung von Prüfungen, umfassendere virtuelle Kontrollen ermöglichen und so zur Erhöhung des Reifegrads erster physikalischer Prototypen beitragen. - Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurde festgestellt, welche virtuellen Prüfungen sich zurzeit sinnvoll automatisieren lassen, wie sie durchgeführt werden können und wie eine Verknüpfung zu einer Anforderungsmanagement - Software realisierbar ist. - Hierzu wurde ein Konzept zur Durchführung virtueller Funktionsprüfungen und deren Verknüpfung zu einer Gruppe spezifischer Anforderungen entwickelt. Der Nachweis zur Umsetzbarkeit des Konzeptes wurde, anhand der Erstellung beispielhafter Prüfobjekte, für einen Pkw-Vordersitz erbracht. Den Prüfobjekten wurden u. a. Scripte zugeordnet, die die Steuerung von CATIA und einen Datenaustausch zwischen CATIA und Prüfsoftware erlauben. Weiterhin wurden, für die Durchführung von Prüfungen notwendige Daten, für einige Beispiele bestimmt. - Es hat sich als notwendig erwiesen, zu untersuchen, welche Anforderungen virtuell und automatisiert geprüft werden können. Nicht alle Anforderungen lassen sich sinnvoll prüfen - vorhandene Rechenkapazitäten, vage Formulierungen, prüfbare Kriterien und die Auswertbarkeit der Ergebnisse müssen u. a. beachtet werden. Viele Prüfungen müssen speziell für ihre Anwendung programmiert werden, was nur bei entsprechender Wiederverwendungsrate wirtschaftlich ist. Die Verwendung der Stapelverarbeitung automatischer Prüfungen ermöglicht die Ausschöpfung ungenutzter Rechnerkapazitäten. - Automatisierte, virtuelle Prüfungen können erheblich zur Steigerung des Reifegrads erster physikalischer Prototypen beitragen und dadurch den Produktentwicklungsprozess verkürzen

Diese Arbeit beinhaltet die Entwicklung eines Programms zur kinematischen Auslegung von Lenksäulengelenkwellen. Dieses wurde auf der Basis des CAD-Systems Pro|ENGINEER® aufgebaut, welches in der Automobilbranche im Bereich der Lenkung eingesetzt wird. Die Auslegung dient zur reinen geometrischen Optimierung mit dem Ziel, eine optimale Lenkübertragung gewährleisten zu können. Das Programm wurde in tabellarischer Form mittels eines Pro|ENGINEER® internen Layouts aufgebaut, was die Möglichkeit bietet, das dazugehörige CAD-Modell der Lenksäule zu steuern. Somit kann eine direkte Visualisierung der Ergebnisse erreicht werden. Um eine Optimierung durchführen zu können, wurden entsprechende Näherungsverfahren entwickelt. Die Ausführung der Berechnungen erfolgte anschließend mit Hilfe von mathematischen Beziehungen, welche durch Verknüpfungen der vorhandenen Parameter entstanden. Neben der Betrachtung der Grundlagen zum Thema Lenkung wurden die möglichen Optimierungsarten und die Einflussfaktoren einer Lenksäulenauslegung kritisch bewertet und dementsprechend ausgewählt. Die Funktionen des Programms wurden anhand eines aktuellen Beispiels aus dem Bereich der Forschung der Volkswagen AG dargestellt.

Fallschirmsimulatoren sind für eine umfassende Ausbildung von Fallschirmspringer ein wichtiges Hilfsmittel. Es können Situationen nachgestellt und geübt werden, die unter realen Bedingungen lebensgefährlich sind. In dieser Arbeit wird der konzeptionelle Aufbau eines Fallschirmsimulators untersucht und ein neues Konzept erarbeitet. - Der Fallschirmsimulator der Firma e.sigma Systems GmbH, zurzeit Weltmarktführer in dieser Simulationssparte, ist analysiert und einer Konstruktionskritik unterzogen worden. Eine Anpassung der Konstruktion an den Stand der Technik sowie an geänderte Kundenwünsche erforderte die Erstellung einer Anforderungsliste bezüglich Zweck, Funktion, Struktur, Umgebung, Entwicklung, Wartung und Reparatur. Die mögliche Neukonstruktion ist mit Hilfe von Bewertungstabellen zur Struktur, der Form und Anzahl der Träger, der Verbindung Springer - Gestell, sämtlicher Antriebe, der Höhenverstellung, dem Platz der Rechnertechnik und der Möglichkeit der Ansprung- und Landesimulation untersucht worden. Nach einer Kombination Struktur - Trägerzahl, Struktur - Antriebe und Struktur - Höhenverstellung kristallisierten sich zwei Konzepte heraus, welche die Grundlage der Neukonstruktion eines Fallschirmsimulators sind.

Obwohl die Zahnbürste als alltäglicher Gebrauchsgegenstand bereits in nahezu jedem Haushalt anzutreffen ist, unterliegt sie, sowie ihre Produktion, ständigen Veränderungen und Weiterentwicklungen. - Der derzeitige Produktionsprozess zur Fertigung von Handzahnbürsten der Marke Oral B erzeugt eine deutlich messbare Menge Ausschuss. - Die vorliegende Diplomarbeit beschäftigt sich mit der Optimierung dieses Produktionsprozesses unter Beachtung technischer und ökonomischer Aspekte der Fertigung. - Ziel der Arbeit ist eine deutliche Steigerung der Prozesssicherheit sowie die Erhöhnung der Flexibilität der Anlage. - Die Bearbeitung der Aufgabe erfolgt nach konstruktionsmethodischen Richtlinien. Dazu ist zunächst der Produktionsprozess zu analysieren. Für den Transport einzelner Borstenbüschel durch Schläuche, eine Hauptursache für die auftretenden Fehler, sind im Verlauf der Arbeit neue Konzepte zu entwickeln. Im Anschluss an die Fehleranalyse folgen die Präzisierung der Aufgabe sowie die Zerlegung der Gesamtaufgabe in mehrere Teilaufgaben (Funktionsstruktur). Der zu ermittelnde grafische Forderungsplan legt die Grenzen des zu Verfügung stehenden Bauraums fest, was für die spätere Integration der Lösung in die laufende Produktionsanlage von größter Bedeutung ist. Abschließend werden alle Anforderungen an die neue Lösung in einer Forderungsliste zusammengefasst. Basierend auf der Funktionsstruktur werden verschiedene unabhängige Lösungen für die einzelnen Teilfunktionen erarbeitet und zu Gesamtlösungen kombiniert. Danach erfolgt die Auswahl der geeignetsten Gesamtlösung anhand einer mehrkriteriellen Bewertung. Besonderer Wert wird dabei auf die Möglichkeit der Integration in die bestehende Prozesskette, die Steigerung der Prozesssicherheit und die Erhöhung der Flexibilität gelegt. Die Prozessfähigkeit sowie technische Realisierung der Lösung wird mit Hilfe einer FMEA und Risikoanalyse überprüft. Abschließend werden die Auswirkungen der neuen Lösungen auf den gesamten Produktionsprozess mit Hilfe einer Materialflusssimulation untersucht. - Ergebnis der Arbeit ist ein Konzept, welches momentan auftretende Fehler vermeidet und sowohl zur Steigerung der Prozesssicherheit als auch zur Steigerung der Flexibilität beiträgt. Zudem konnte die Taktzeit der einzelnen Beborstungsmodule deutlich reduziert werden, was sich positiv auf die Ausbringung der Produktionsanlage auswirkt. Es ist möglich, das neue Konzept in die bestehenden Produktionsanlagen zu integrieren.

Die Wettbewerbssituation in der Automobilindustrie hat sich in den letzten Jahren durch die zunehmende Globalisierung der Märkte und aufgrund steigender Innovationsdynamik grundlegend verändert. - Angesichts der riesigen Modellvielfalt und der immer kürzeren Entwicklungszeit, werden die Autohersteller aufgefordert ihre Aktivitäten mehr und mehr zu parallelisieren, zu standardisieren und anschließend zu integrieren (Simultaneous Engineering). - Perfekte Produkte bezogen auf Qualität, Kosten und Terminen setzen neben dem erforderlichen Produkt-Know-how vor allem beherrschte Prozesse voraus, bzw. ein geeigneter strukturierter Produktentstehungsprozess wird angefordert. - Der Fahrzeugsitz gilt als die Hauptschnittstelle zwischen dem Fahrzeug und dem Insassen und ist ein großer Bestandteil des Auto-Interieurs. Der Sitz muss viele Funktionen und Merkmale erfüllen, die zum Teil widersprüchlich sein können. Aus diesem Gründ ist im Bereich Sitzentwicklung die koordinierte Zusammenarbeit aller Fachbereiche einer der zentralen Schlüsselaufgaben. - Die Erkenntnisse dieser Diplomarbeit können Ausgangspunkt und Motivation für weitere Forschungstätigkeiten in der Sitzentwicklung sein, sowie möglicherweise übertragbar auf andere Produktentwicklungen sein, deren Ergebnisse den wissenschaftlichen Erfahrungsstand erweitern und bisher unausgeschöpfte Verbesserungspotenziale für die Gestaltung der Produktentstehungsprozesse eröffnen.