Entwicklung, Konstruktion und Aufbau eines justierfähigen Sensorpositioniersystems. - Ilmenau. - 81 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019
Diese Bachelorarbeit befasst sich mit der Entwicklung eines justierfähigen Sensorpositioniersystems zur Kontrolle des Beschichtungsprozesses von Türzargen. Hierzu wird zunächst der Herstellungsprozess und die möglichen Fehler genauer betrachtet. Anschließend werden die Möglichkeiten zur optischen 3D-Fehlerdetektion erörtert. Dabei wird besonders auf das Laserlichtschnittverfahren eingegangen. Die anschließende Konstruktion wird unter Zuhilfenahme des Konstruktiven Entwicklungsprozesses durchgeführt. Anschließend wird eine vollständige technische Dokumentation erstellt. Zuletzt ist noch ein Demonstrator des Positioniersystems aufzubauen.
Untersuchungen zum konstruktiven Entwurf eines modularen und justierbaren Systems für Kameras an einem Sichtprüfarbeitsplatz. - Ilmenau. - 92 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019
Die vorliegende Arbeit beinhaltet Untersuchungen zum konstruktiven Entwurf eines modularen und justierbaren Systems für Kameras an einem Sichtprüfarbeitsplatz. Sichtprüfungen nehmen in der industriellen Produktion des Maschinenbaus und der Kunststofftechnik sowie in weiteren Branchen einen breiten Raum ein und verursachen hohe Prüfaufwendungen. Deshalb sollen Untersuchungen zur optimalen Gestaltung von Sichtprüfarbeitsplätzen durchgeführt werden. Zur Anpassung des Arbeitsabstandes auf verschiedene Objekthöhen und optische Systeme muss die Höhe der Kameras einstellerbar sein. Um einen besseren 3D-Eindruck bei einem 3D-Inspector zu erzeugen, muss eine Kamera um die x-, y- und z-Achse justierbar sein. Als Grundlage für die Konstruktion der modularen und justierbaren Systeme für Kameras an einem Sichtprüfarbeitsplatz wurde die Entwicklungsmethodik des Konstruktiven Entwicklungsprozesses - KEP angewendet. Im Rahmen dieser Arbeit wurden theoretische und praktische Untersuchungen zum justierbaren 2D/3D-Kameraaufnahmesystem durchgeführt. Als Basis dafür wurden technische Prinzipien des justierbaren 2D/3D-Kameraaufnahmesystems betrachtet. Die hierbei sowie weitere durch die Literaturrecherche gesammelten Informationen flossen in die Konzepterstellung für ein justierbares 2D/3D-Kameraaufnahmesystem ein.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019
Die Automobilbranche befindet sich zurzeit in einem Wandel, besonders im Hinblick auf neue Antriebe. Die zukünftigen Entwicklungen in der Automobilbranche zielen auf Elektromobilität und autonomes Fahren ab. Durch die Entwicklung neuer Fahrzeuge steigt die Aufmerksamkeit auf die Qualität besonders im Interieurbereich. Aus diesem Grund sind die Qualitätsstandards der OEM's enorm gestiegen und die Zulieferer müssen diesen Ansprüchen gerecht werden. Ziel dieser Arbeit ist die Steigerung der Qualität in der Spritzgussabteilung. Dies ist durch ein Six Sigma Projekt zu realisieren. Hierbei wird durch den DMAIC-Zyklus eine strukturierte Bearbeitung der Herausforderung und Implementierung von Lösungsansätzen erarbeitet. Somit wird die Qualität in den Kennzahlen Ausschuss und Reklamation optimiert. Ebenfalls sind durch eine Wertstromanalyse die Schwächen in den Bereichen Bearbeitungszeit und Informationsfluss zu analysieren und zu verbessern.
Konstruktion eines automatisierten Prüfplatzes für den Bereich Fertigung zur Funktions- und Qualitätskontrolle telezentrischer Objektive. - Ilmenau. - 76 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019
Die Firma Vision & Control GmbH stellt Präzisionsoptiken in Form von telezentrischen Objektiven her. Diese eigenen sich für eine zuverlässige Vermessung von Prüfobjekten. Durch den hohen Anspruch an die Mess- und Prüfaufgaben der industriellen Bildverarbeitung ist es zwingend notwendig, dass die telezentrischen Objektive auf ihre Designparameter geprüft werden. Das Ziel der Bachelorarbeit ist es, für die gefertigten telezentrischen Objektive einen Messprüfplatz zur Funktions- und Qualitätskontrolle zu konstruieren. Dieser soll in der Lage sein die nominell geforderten optischen Parameter zu bestimmen und für jedes einzelne Objektiv in Form eines Prüfprotokolls reproduzierbar wiederzugeben. Dafür wird eine Betrachtung der zu prüfenden optischen Parameter vorgenommen. Die daraus hervorgehenden Messgenauigkeiten und Toleranzen sind bestimmend für den mechanischen Aufbau der Vorrichtung. Es erfolgt ein Vergleich mit dem bestehenden Messplatz, der wegen unzureichender Wiederholgenauigkeit und Problemen im mechanischen Aufbau nicht weiter verwendet werden soll. Mit bestimmten Vorlagen des alten Messplatzes und Neuerungen im konstruktiven Aufbau wird ein theoretisches Messplatzkonzept erstellt. Dieses Konzept zeichnet sich durch automatisch verfahrbare Linearschienen und präzise optische Vorrichtungen aus. Die Abmessungen, Verfahrwege und benötigten Positionierauflösungen der Messplatzkomponenten werden bezüglich der zu prüfenden Objektive und der Testtargets festgelegt. Es erfolgt in der laufenden Arbeit eine technische Dokumentation über die Erstellung des Messplatzes und der gewählten Komponenten. Die Funktionalität des konstruierten Messplatzes wird zuletzt durch Aufnahmen von Messreihen zur Auflösungsbestimmung mit einem gewählten Objektiv bestätigt.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019
Das Ziel dieser Arbeit war es, mögliche Einflussfaktoren auf die Reinigungsperformance eines Hartbodenreinigers zu untersuchen und diese zu optimieren. Der Ursprung der vorliegenden Themenstellung liegt in der weltweit wachsenden Nachfrage nach Hartbodenreinigungsgeräten. Diese besitzen die Fähigkeit alle Hartböden sowohl trocken als auch nass zu wischen. Als einer der führenden Hausgerätehersteller möchte die BSH ihr Sortiment um solche Nassreinigungsgeräte ergänzen. Da im Bereich der Nassreinigung bei BSH bisher nur wenige Kenntnisse vorhanden sind, soll die vorliegende Arbeit als Grundlagenuntersuchung dienen und wichtige Kenntnisse zur Optimierung der Reinigungsperformance beitragen. Nach dem Erlangen von theoretischen Grundlagen in der Reinigung und der statistischen Versuchsplanung wird dem Leser der Stand der Technik nähergebracht. In einem Mitbewerbervergleich konnten erste Anhaltspunkte erkannt und Potentiale für ein neuartiges Gerät aufgezeigt werden. Als Versuchsgrundlage dient der Cleaning Efficiency Test der Norm IEC/ASTM 62885-6. Dieser wird genutzt, um die Reinigungsperformance auf Hartböden zu bestimmen. Unter Nutzung von haftenden Verschmutzungen auf Fliesenboden lässt sich die Anzahl der benötigten Doppelhübe für den Reinigungserfolg bestimmen. Die zu untersuchenden Größen wurden aus den Elementen des Sinnerschen Kreises, der Grundlage jeder Reinigung, herausgearbeitet und weiter aufgeschlüsselt. In einer anfänglichen Analyse sind mögliche Einflussgrößen diskutiert, deren erwartete Einflüsse auf die Reinigungsperformance aufgezeigt und kritische Größen in Pilotversuchen getestet worden. Um die Versuche auf wissenschaftlicher Basis durchzuführen, wurde für die Planung und Durchführung der statistischen Versuchsplanung die rechnerische Unterstützung von Minitab genutzt. In Screening-Versuchen wurden die Haupteinflussfaktoren auf die Reinigungsperformance herausgearbeitet und in einem Modellierungsversuchsplan weiter verbessert. Aufgrund des linearen Modells konnte dort ein optimales Ergebnis erkannt werden. Die Auswertung der Versuchsreihen zeigt, dass v. a. die Größen Wassermenge, Anpresskraft, Auslenkung und Florhöhe einen großen Anteil an der Reinigungsperformance besitzen. Durch Optimierung dieser Parameter konnte die Anzahl der Doppelhübe mit 95 % Wahrscheinlichkeit auf einen Bereich von 3,9165 bis 6,4335 Doppelhübe eingegrenzt werden.
Entwicklung eines einheitlichen Messdatenmanagements mittels Hard- und Software von National Instruments. - Ilmenau. - LIX, 105 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019
Es soll eine einheitliche Messdatenmanagement-Lösung mithilfe von Hard- und Software von National Instruments für den Einsatz in der Versuchsabteilung der FES GmbH entwickelt werden. Nach der Einarbeitung in die Prüfstandsumgebung und die verwendete Hard- und Software vor Ort soll zunächst die Messdatenerfassung im Hause FES intensiv analysiert und anschließend bestmöglich optimiert werden. Der Bezug auf den Stand der Technik zum Messdatenmanagement ordnet die Untersuchung ein. Auch eine Prüfung von (alternativen) Messdatensicherungs- bzw. -übertragungsformen auf ihre Eignung erfolgt in diesem Zusammenhang. Zur Messdatenmanagement-Vereinheitlichung ist es im weiteren Bearbeitungsverlauf notwendig, die vorliegenden aufgezeichneten Messdaten in Form einer Katalogisierung und anschließenden Kategorisierung nach verschiedenartigen Kriterien zu strukturieren, bevor ein Anforderungsprofil an die zu erstellende Messdatenmanagement-Lösung erarbeitet wird. Verschiedene Möglichkeiten zur Erfüllung dieser Ansprüche sind zu entwickeln, die geeignetste mithilfe nachvollziehbarer Argumente auszuwählen. Diese ist anschließend umzusetzen und zu erproben. Ein inhaltlicher Schwerpunkt besteht dabei in einer Analyse der Messdatenspeicherung.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019
Konventionelle Fahrzeugantriebe beruhen auf der Verbrennung von fossilen Kraftstoffen und emittieren dadurch klimaschädliche Treibhausgase. Aus diesem Grund hat die Automobilindustrie in den letzten Jahren intensiv an alternativen Antriebskonzepten gearbeitet und sich auf die Entwicklung elektrisch betriebener Fahrzeuge fokussiert. Die Valeo Siemens eAutomotive Germany GmbH hat sich diesem Trend angeschlossen und etabliert am Standort Erlangen eine Vorserienfertigung zur Herstellung der Leistungselektronik im elektrischen Antriebsstrang. Die technischen Herausforderungen, die sich für eine leistungselektronische Baugruppe stellen, sind die Bauteilkomplexität und Realisierungskosten in der Produktion. Ziel dieser Arbeit ist es, den Weg zu einer verschwendungsarmen Produktion mittels der Wertstrommethode zu beschreiben. Die Wertstrommethode setzt sich aus der Wertstromanalyse und dem Wertstromdesign zusammen. Die Wertstromanalyse dient dazu, durch die Darstellung der IST-Materialflüsse und IST-Informationsflüsse Schwachstellen im Produktionsablauf zu erkennen. Aus den erkannten Problematiken werden anschließend in der Phase des Wertstromdesigns entsprechende SOLL-Zustände definiert. Hierbei kommen bekannte Methoden, wie zum Beispiel das 5S-Prinzip, zum Einsatz. Durch die Wertstrommethode ist eine Verbesserung des gesamten Produktionsablaufs möglich, da die Optimierung nicht nur auf punktueller Ebene stattfindet. Vielmehr werden die Zusammenhänge einzelner Prozessschritte untereinander beleuchtet und das optimale Zusammenspiel der Produktionsprozesse als erfolgsrelevante Faktoren in den Vordergrund gestellt.
Untersuchung und Neugestaltung der Wärmeabfuhr in einer wassergekühlten Leistungselektronik. - Ilmenau. - 114 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019
Die Performance von Rennfahrzeugen ist im Kern von der maximal abrufbaren Leistung, deren Abrufhäufigkeit und deren Abrufdauer abhängig. In der Formel-E, einer Rennserie mit elektrisch angetriebenen Fahrzeugen, wird die Energiezufuhr von der Leistungselektronik geregelt. Zu hohe Temperaturen der darin verbauten IGBT-Module beeinflussen die Leistungsfähigkeit. Vor diesem Hintergrund ist das Ziel der Arbeit eine Untersuchung und Verbesserung der Wärmeabfuhr in der Leistungselektronik am Beispiel eines Formel-E Antriebs. Zur Bewertung und Vergleichbarkeit möglicher, neuer Konzepte dient eine Fluid-Struktur Simulation. Anhand des Ist-Standes, der eine Wärmableitung durch Pin-Strukturen im Fluid umsetzt, wird ein Simulationsmodell abgeleitet. Die Kopplung der Temperaturfeld- und Strömungsberechnung ermöglicht den Wärmetausch zwischen dem vorgegebenem Fluid und den Festkörperbauteilen im Simulationsmodell zu berücksichtigen. Die Ergebnisse des Ist-Standes wurden als Ausgangswerte für neue Konzepte herangezogen. Zu Beginn der Konzeption werden Forderungen und Wünsche an ein verbessertes Kühlsystem konkretisiert. Ein Parameterraum bietet eine Übersicht über die Randbedingungen, veränderbare Variablen (Steuergrößen) und Ausgangsgrößen des Systems zur Wärmeabfuhr. Für die in der Konzeptphase nicht veränderbaren Parameter wird eine Sensitivitätsanalyse durchgeführt, um den Einfluss möglicher Abweichungen und Änderungen zu kennen. In einer Konzeptvariation werden aus mehreren Umsetzungsmöglichkeiten für jede Steuergröße neue Varianten zusammengesetzt. Eine vorläufige Bewertung reduziert die Anzahl auf drei Konzepte. Konzept 1 verwendet über das SLM-Verfahren hergestellte Gitterstrukturen, Kon-zept 2 basiert auf einer Kühlung durch Einsatz eines Kupferschaums und Konzept 3 beruht auf einer gezielten Strömungslenkung durch eine im SLM-Verfahren hergestellte Geometrie unter weiterer Nutzung von Pin-Strukturen. Anhand der Untersuchungen am Simulationsmodell wird das Konzept 3 als bevorzugtes Konzept mit dem höchsten Optimierungspotential ausgewählt. Die maximalen Temperaturen am IGBT Modul und der Druckverlust im Fluid-fluss der Kühlung sind die dabei ausschlaggebenden Kriterien. In der abschließenden Optimierungsphase wird der Einfluss konzeptspezifischer Parameter (Strömungsführung, Anströmdurchmesser, Werkstoffpaarung, Turbulenzanfachung) auf die Ausgangsgrößen geprüft. Es entsteht eine vorgeschlagene Lösung, die die maximalen Tem-peraturen am IGBT Modul um 6,7% reduzieren kann. Die Arbeit ist bei der ZF Race Engineering GmbH durchgeführt worden.
Charakterisierung eines Hochgeschwindigkeits-3D-Sensors mit aktiver GOBO-Projektion. - Ilmenau. - 93 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019
Im Rahmen der vorliegenden Masterarbeit wird ein Hochgeschwindigkeits-3D-Sensor mit aktiver Musterprojektion charakterisiert. Anstelle zweier Kameras besitzt der Sensor ein Spiegelsystem zur Erzeugung von stereoskopischen Aufnahmen. Um Aufnahmen eines hochdynamisch bewegten Objekts realisieren zu können, ist ein quasistatischer Zustand zwischen Messsystem und Messobjekt während der Aufnahme einer Bildsequenz notwendig. Gleichzeitig muss die Musterprojektion in einer Geschwindigkeit stattfinden, die eine Veränderung der Projektion zwischen zwei Einzelbildern sicherstellt. Es wird eine Hochgeschwindigkeitskamera mit einer Aufnahmerate von bis zu 20 000 fps bei einer gleichzeitigen Auflösung von 1 024 px x 1 024 px und eine Hochgeschwindigkeitsprojektionseinheit in Form eines GOBO-Projektors verwendet. Nach einer Einarbeitung in die Thematik der bildverarbeitenden 3D-Messverfahren sowie einer Untersuchung der einzelnen Systemkomponenten des vorliegenden Messsystems erfolgt die Inbetriebnahme des Sensors. Dabei wird das System mithilfe der existierenden Einstell- und Justiermöglichkeiten auf präzise Messungen vorbereitet. Besonderer Fokus dieser Arbeit liegt auf der Optimierung des Sensors hinsichtlich seiner 3DMessgenauigkeit. Hierzu werden verschiedene Versuche durchgeführt, um die Einflüsse von Bildrate, Projektionsgeschwindigkeit, Blendeneinstellung der Kamera, Position und Orientierung des Messobjekts, Arbeitsabstand sowie Defokussierung der Projektionseinheit zu prüfen. Auch eine Messung einer dynamischen Szene wird absolviert, um einen Eindruck von den dynamischen Fähigkeiten des Messsystems zu gewinnen. Unter Beachtung der für die Versuche einzustellenden Aufnahme- und Projektionsparameter wird zudem eine Automatisierung des Prozesses von der Bilderfassung bis hin zum Erhalt der 3D-Datensätze der durchzuführenden Messreihe vorgenommen.
Konzipierung einer Notstrategie für die Montagestation RV4169 der Montagelinie M282 am Standort Kölleda zur Herstellung und Überprüfung des Kolben-Pleuel-Verbundes. - Ilmenau. - 86 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019
Die Kölledaer MDC Power GmbH strebt einen kontinuierlichen Optimierungsprozess an. Im Rahmen der Kennzahlenanpassung stand auch die Frage nach weiterem Potenzial der Gesamtanlageneffektivität innerhalb der Montagelinie für den Vierzylinder-Ottomotor M282 im Raum. Ziel dieser Masterarbeit ist es, die bestehende Vormontagestation zur Herstellung des Kolben-Pleuel-Verbundes dahingehend umzugestalten, dass im Fall einer Störung lückenlos zwischen Notstrategie und Serienprozess gewechselt werden kann. Hinzukommend zu den Arbeitsabläufen wird ein Logistikkonzept benötigt, welches die Varianz der Bauteile sowie die Versorgung der Notstrategie sicherstellt und absichert. Um mögliche Lösungen zu generieren, wird für die Station eine Funktions- und Raumanalyse erstellt. Daraufhin werden mehrere Konzepte entwickelt, welche die bisherigen Arbeitsabläufe optimieren und die Ergonomie verbessern sollen. Anschließend werden diese anhand wissenschaftlicher, wirtschaftlicher und arbeitssicherheitstechnischer Kriterien ausgewertet und eingestuft. Im weiteren Verlauf erfolgt die Auswahl eines Konzeptes und dessen Konkretisierung. Den Abschluss dieser Masterarbeit bildet die praktische Umsetzung der Ausarbeitung.