Studienabschlussarbeiten

Diese Masterarbeit beschreibt den Planungsprozess der taktischen Produktionsplanung in einem kleinen, mittelständigen Unternehmen. Dabei werden zu Beginn die theoretischen Grundlagen von Produktionsplanung und -management erörtert. Anschließend werden die Einflussfaktoren auf das Produktionssystem der TETRA GmbH in Ilmenau erarbeitet und analysiert. Für die Produktionsplanung wird ein Netzplan angefertigt. Mit Hilfe der Ressourcennivellierung wird das optimale Ressourcenprofil erstellt. Verschiedene Varianten von Produktionssegmenten werden innerhalb der Rahmenbedingungen gebildet und passende Montageorganisationsformen ausgewählt. Entsprechend der Anforderungen werden die einzelnen Segmente dimensioniert und zu einem Produktionssystem verbunden. Dazu wird mit der Grobplanung begonnen und übergehend in die Feinplanung systematisch das Layout geplant. Im Folgenden werden Besonderheiten für den Anlauf des entworfenen Produktionssystems erarbeitet. Den Abschluss bilden eine Zusammenfassung und ein Ausblick auf weitere Planungs- und Forschungsschritte.

Diese Arbeit befasst sich mit dem Versuchsaufbau und der Umsetzung eines Objekttrackings im dreidimensionalen Raum mit anschließender Roboternachführung und Greiffunktion. Dafür wird ein 6-Achs-Roboter von Universal Robots zusammen mit einem 2-Finger Greifer von Robotiq verwendet. Zur Bilddatenermittlung steht zusätzlich eine Orbbec Astra S Kamera zur Verfügung. Für das notwendige Trackingverfahren, die Berechnung der benötigten Geschwindigkeiten und für die Herstellung einer Kommunikationsstruktur zwischen den Elementen dient ein Industrie-PC. Zu Beginn der Arbeit wird ein allgemeiner Überblick über den Stand der Technik und aktuelle Arbeitsbereiche der verwendeten Komponenten gegeben. Anschließend folgt, nach einer kurzen Vorstellung der in dieser Arbeit zur Verfügung stehenden Vorrichtungen, eine Zusammenfassung der Arbeiten vonWerner, Zhang und Zeilder, welche die Grundlagen für dieses Thema geschaffen haben. Dazu zählen zum Beispiel auch die verwendeten Trackingverfahren, welche im darauf folgenden Kapitel an die Aufgabenstellung angepasst werden. Bei den Trackingverfahren handelt es sich zum einen um ein Programm, welches auf einem 2D-RGB Bild basiert und zusätzlich die Tiefeninformationen ausliest um die dritte Dimension mit zu berücksichtigen. Dafür werden die Software Bibliotheken der Kamera und ein Trackingalgorithmus aus OpenCV verwendet. Dem zweiten Trackingverfahren liegt die Verarbeitung mit der Point Cloud Library (PCL) zugrunde, welche aus den gewonnenen Bilddaten eine Punktwolke der Szene darstellen kann. Im Trackingalgorithmus wird diese verwendet um ein zuvor definiertes Referenzmodell eines Objektes wiederzufinden. Ziel der beiden Trackingverfahren ist es jeweils, die genaue Position eines Objektes zu erkennen, damit anschließend eine Roboterbewegung zu dem gesuchten Gegenstand realisiert werden kann. So bald der Roboterarm mit montiertem Greifer die Zielposition erreicht hat, fährt er in Richtung des Objektes, um es aufzunehmen. Im Anschluss wird ein Funktionstest der beiden Verfahren durchgeführt, um die Funktionalität der Programme zu testen und zu evaluieren.

Unkompliziert und kostengünstig - das sind zwei Eigenschaften, die mit einer neuen Generation von 3D-Messsystemen realisiert werden können. Im Jahr 2010 veröffentliche Microsoft seine neueste Innovation in Form eines Bewegungssensors für die Xbox 360 mit dem Namen Kinect v1. Mithilfe der Gestensteuerung wird eine direkte Interaktion zwischen Spiel und Spieler ermöglicht. Nicht lange danach kam der Nachfolger mit dem Namen Kinect v2 auf dem Markt und wurde ein weiterer Erfolg für die Spieleindustrie. Wie es sich kurz darauf herausstellte, wurden auch Wissenschaftler auf diese neue Technologie aufmerksam und sahen in diesen Consumer Tiefensensoren eine potentielle Ersatzmöglichkeit für herkömmliche Messsysteme. Eine weitere Innovation, deren Entwicklung ebenfalls auf neuartige Spielerfahrung basiert, ist Googles Tango, einer Augmented Reality Plattform. Diese wurde erstmals in Kollaboration mit Lenovo in das Smartphone Phab2 Pro verbaut, das seit November 2016 erhältlich ist. Die Kinect v2 und das Phab2 Pro arbeiten beide nach dem Laufzeitverfahren und decken zusammen einen möglichen Forschungsbereich bezüglich Consumer 3D-Sensoren ab, der in Zukunft noch weiter aufgeführt werden kann. Diese Masterarbeit beschäftigt sich mit den unterschiedlichen Komponenten, die den Tiefensensoren ihre Funktionen verleihen, wobei das Phab2 Pro mehr in den Fokus rücken wird. Danach werden 3D-Messungen auf Grundlage der VDI-Richtlinie 2634 mit beiden Sensoren durchgeführt. Ziel ist es, die beiden Messsysteme erst einzeln und im Anschluss im Vergleich zueinander auszuwerten. Zum Schluss werden der Messaufbau, die Messdurchführung, sowie die damit verbundenen Messergebnisse dokumentiert.

Die qualitätssichernden Maßnahmen in der Getriebeproduktion der Daimler AG garantieren ein ideales Verhalten von Bauteilen im späteren Betrieb. Beschädigte, im Getriebebauteil Außenlamellenträger, befindliche Kolben, wurden jedoch erst in der zweiten Stufe der Qualitätskontrolle detektiert. In diesem Zusammenhang soll analysiert werden, ob der Kolbendichtheitsprüfstand im Mercedes-Benz Werk Berlin den Anforderungen an eine End-of-Line Dichtheitsprüfung gerecht wird. Des Weiteren wird die Frage gestellt, inwiefern eine Umrüstung des Prüfstandes möglich ist, um aufgetretene Beschädigungen schon in der ersten Stufe der Qualitätskontrolle zu erkennen. Nach Vorbetrachtungen zu Dichtheitsprüfverfahren, wird die Eignung dabei mittels einer Messmittelfähigkeitsanalyse untersucht, wofür zwei Musterteile konzipiert wurden. Durch diese wird aufgezeigt, dass sich die Wiederholpräzision des Prüfsystems an der oberen Toleranzgrenze, im Gegensatz zur unteren Toleranzgrenze verschlechtert, die Eignung für die Überprüfung der Dichtheit des Kolbens dennoch gegeben ist. Aufgrund dieser Analyse lässt sich jedoch eine Empfehlung aussprechen, dass die Toleranzbreite durch Herabsetzung der oberen Toleranz verkleinert werden sollte. Abschließend wird basierend auf einer Prinzipbildung ein Vorschlag für eine Variantenkonstruktion des vorhandenen Prüfstandes, in Form eines technischen Entwurfes gegeben, um zukünftig fehlerbehaftete Bauteile zu ermitteln.

Zur Einhaltung der gesetzlichen Zielvorgaben beim CO2-Ausstoß von Kraftfahrzeugen ist eine erhebliche Effizienzsteigerung der Fahrzeugantriebe erforderlich. Eine wichtige Rolle spielt dabei die Reduzierung des Fahrzeuggewichts. Dadurch können bei gleichbleibender Fahrzeuggröße kleinere Verbrennungsmotoren mit geringerem CO2-Ausstoß eingesetzt werden. Ein Konstruktionsansatz zur Gewichtsreduzierung ist die Multi-Material- oder Mischbauweise, welche im Karosseriebau vermehrt zum Einsatz kommt. Hierbei werden verschiedene Werkstoffe gezielt an den Positionen eingesetzt, an denen deren spezifischen Eigenschaften benötigt werden. Mit der funktionsspezifischen Kombination von Bauteilen verschiedener Werkstoffe ergeben sich neue Anforderungen an die Fügetechnik. Herkömmliche Fügeverfahren kommen dabei oftmals an ihre Grenzen. In dieser Abschlussarbeit werden die Verbindungseigenschaften von artfremden Leichtbauwerkstoffen untersucht. Der Fokus liegt dabei auf den vorlochfreien mechanischen und stoffschlüssigen Verbindungen von Faser-Kunststoff-Verbunden und Aluminium-Knetlegierungen. Als Untersuchungsgegenstand dienen Probekörper, die mit den Fügetechnologien Halbhohlstanznieten, loch- und gewindeformendes Schrauben, Kleben und deren Kombinationen zu Scherzugproben zusammengefügt werden. Vergangene Untersuchung haben gezeigt, dass bei den genannten vorlochfreien mechanischen Fügeverfahren Schädigungen in Form von Delaminationen im Faser-Kunststoff-Verbund auftreten. Diese Delaminationen reduzieren die Tragfähigkeit des jeweiligen Bauteils. Zudem kommt es in Abhängigkeit von dem Belastungsniveau und der Anzahl der Lastwechsel zu einer Ausbreitung der Delaminationen im Laufe der Bauteillebensdauer. Das Hauptziel dieser Arbeit ist es, den Einfluss des Klebstoffes auf das Schädigungsverhalten des Faser-Kunststoff-Verbundes zu untersuchen. Dieser Einfluss wird durch eine Kombination von Betriebsfestigkeitstests und computertomographischen Untersuchungen bestimmt. Die durchgeführten Untersuchungen zeigen, dass durch den Einsatz des Klebstoffes die punktförmigen mechanischen Verbindungen so weit entlastet werden können, dass die Ausbreitung der Delaminationen im Faser-Kunststoff-Verbund verhindert werden kann. Darüber hinaus bewirkt der Klebstoff grundsätzlich eine Reduzierung der beim Niet- und Schraubvorgang entstehenden Delaminationen. Dank der gewonnen Erkenntnisse erleichtert sich die konstruktive Auslegung solcher Mischbauverbindungen. Durch wachsende Delaminationsflächen hervorgerufene Tragfähigkeitsverluste im Laufe der Bauteillebensdauer müssen beim Einsatz von Klebstoff fortan nicht mehr berücksichtigt werden.