Gegenstand der Arbeit ist die Untersuchung ob und in welchem Umfang synthetische Röntgenbilder zur Korrektur von Artefakten in der Computertomographie eingesetzt werden können. Zu diesem Zweck wird ein softwarebasiertes Artefaktkorrekturverfahren vorgeschlagen, das aus den Schritten Modellierung, Registrierung, Projektionsbildgenerierung, Korrektur und 3D-Rekonstrukrtion besteht. Die Eignung des Verfahrens zur Artefaktkorrektur wird dabei anhand virtueller und realer Prüfkörper untersucht.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Durch seine chemischen und physikalischen Vorteile hat sich Kohlendioxid in der Verfahrens- und Produktionstechnik in verschiedenen Anwendungen etabliert. Der reinigungstechnische Einsatz ist aktuell noch auf das Trockeneis- und CO2-Schneestrahlen beschränkt. Bei der Imprägnierung und Färbung von Kunststoffen gehört es zum etablierten Stand der Technik. Die Anwendung der flüssigen Phase des Kohlendioxids für die Lösemittelreinigung hat sich in der industriellen Praxis noch nicht durchsetzen können. Vor diesem Hintergrund besteht ein besonderes Potential der Technologie für medizintechnische Produktionsprozesse zur rückstandsfreien Reinigung von Kunststoffen, ohne eine anschließende Trocknung. Die vorliegende Arbeit fokussiert sich auf die Erarbeitung von Erkenntnissen zum Einfluss der Reinigung mit flüssigem Kohlendioxid auf die konstruktions- und fertigungstechnischen Materialeigenschaften von medizintechnischen Kunststoffen. Dazu werden aus der Gruppe der Elastomere sowie der amorphen und teilkristallinen Thermoplaste Kunststoffe im Rahmen des entwickelten Versuchsprogramms zum Einfluss der Reinigungszeit sowie der Parametrisierung des Übergangs zwischen Prozess- und Umgebungsbedingungen untersucht. Dies erlaubt die Beschreibung signifikanter Eigenschaftsänderungen der Materialien hinsichtlich der Gravimetrie, Geometrie, Zugfestigkeit, Oberflächenhärte und Quellung. Die dadurch erlangten Erkenntnisse erweitern das Prozessverständnis zur reinigungstechnischen Anwendung von flüssigem Kohlendioxid und erlauben die Ableitung von grundsätzlichen Anwendungshinweisen für den angestrebten Einsatz in der Praxis.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Zur Minimierung der Simulationszeit werden bei der Werkzeugmaschinenentwicklung Modellordnungsreduktionsverfahren eingesetzt. Typischerweise geben diese Ersatzmodelle das Übertragungsverhalten beziehungsweise die Systemeigenschaften einiger ausgewählter Eingangspunkte zu einigen ausgewählten Ausgangspunkten wieder. Zur Berücksichtigung der Schlittenposition im Simulationsmodell wird allerdings eine größere Anzahl an Ein- und Ausgangsknoten benötigt. Durch die Erhöhung der Ein- und Ausgänge des Systems erhöht sich wiederum die Dimension des reduzierten Ersatzsystems massiv. Um dies zu vermeiden, wurden in transienten Simulationen bisher keine veränderten Schlittenpositionen berücksichtigt, wie sie in der Regel bei Werkzeugmaschinen auftreten. Das Ziel der Arbeit ist ein Verfahren zur zeiteffizienten Simulation von Werkzeugmaschinen unter Berücksichtigung der elastischen Eigenschaften bei Änderung der Steifigkeits- und Massenverteilung mittels einer Kombination von Modellordnungsreduktionsverfahren.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Die vorliegende Dissertation widmet sich dem Ansatz, den Betrieb Industrieller Produkt-Service Systeme (IPS²) zu automatisieren und auf diese Weise robust und wirtschaftlich zu gestalten. Hierzu wird ein auf Softwareagenten und Diensten basierendes Konzept erarbeitet und in einem Szenario der Mikroproduktionstechnik umgesetzt, welches die Automatisierung von Erbringungsprozessen Industrieller Produkt-Service Systeme ermöglicht.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Thermische Verlagerungen an Werkzeugmaschinen sind bis heute ein unmittelbar qualitätsbeeinflussendes Kriterium. In Abhängigkeit der Werkzeugmaschinenstruktur sind diese mitunter sehr schwer bis gar nicht kompensierbar. Eine Methode, thermisch induzierte Winkelverlagerungen unabhängig von der Anzahl der angetriebenen Achsen zu kompensieren, wird im Rahmen dieser Arbeit untersucht und im Ergebnis als adaptronisches System vorgestellt.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Aufgrund der Prozessdynamik beim Mikrofräsen kommt es zu Verlagerungen und Verformungen des Fräswerkzeugs. Diese haben Genauigkeitsverluste und Einschränkungen der Prozesssicherheit zur Folge. Ziel der Arbeit ist die Entwicklung und Anwendung eines parametrierbaren Simulationsmodells für den Mikrofräsprozess. Es erfolgen modellbasierte Prozessoptimierungen zur Steigerung des Zeitspanungsvolumens und zur Erhöhung der erreichbaren Genauigkeit.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Das geringe Formänderungsvermögen der Magnesiumlegierung AZ31 in konventionellen Blechumformprozessen bei Raumtemperatur limitiert den Einsatz im industriellen Einsatz. Das elektro-magnetische Blechumformen bezweckt eine Steigerung des Formänderungsvermögens bei Raumtemperatur. Inhalt dieser Arbeit ist eine systematische Untersuchung des Formänderungsvermögens der Magnesiumlegierung AZ31 bei elektro-magnetischer Blechumformung und Raumtemperatur.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Im Rahmen der vorliegenden Arbeit erfolgt die Entwicklung eines neuartigen Maschinenkonzepts für die Bahnerosion mit gasförmigem Dielektrikum. Die Maschine verfügt über einen für die Trockenfunkenerosion entwickelten IsoPuls-Relaxationsgenerator, welcher die Variabilität und Steuerbarkeit eines statischen Generators mit der hohen Entladefrequenz sowie geringen Entladeenergien von Relaxationsgeneratoren kombiniert, sowie auch über eine technologisch optimierte Maschinensteuerung. Die technologischen Untersuchungen und erzielten Erosionsergebnisse zeigen die Eignung des vorgestellten Maschinenkonzepts sowie das Anwendungspotenzial der Bahnerosion mit gasförmigem Dielektrikum für den Einsatz in der Mikroproduktion. Damit liefert diese Arbeit nicht nur einen Beitrag zum besseren Prozessverständnis der Trockenfunkenerosion, sondern zeigt auch eine Vorgehensweise auf, wie ein innovatives Maschinenkonzept und die zugrunde liegende Technologie zu realisieren sind.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Additive Fertigungsverfahren wie das Laserstrahlschmelzen können einen wichtigen Beitrag zur Herstellung von individualisierten Produkten aus Hochleistungswerkstoffen in der Produktion liefern. Allerdings besteht bezüglich der Integration Additiver Fertigungsverfahren in effiziente Prozessketten noch Forschungsbedarf. Vor diesem Hintergrund wird in dieser Arbeit das Laserstrahlschmelzen in Kombination mit anschließenden Post-Prozessen untersucht.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Ziel der Arbeit ist es, erstmals die netzfreie Finite-Pointset-Methode (FPM) als Lösungsverfahren für die Zerspanungssimulation einzusetzen und zu untersuchen, inwieweit sie Anwendungsvorteile im Vergleich zur netzbasierten FEM-Zerspanungssimulation bietet. Hierzu werden FPM-Modelle entwickelt und Zerspanungssimulationen ausgewertet. Die Ergebnisse werden FEM-Simulationen und experimentellen Untersuchungen gegenübergestellt und diskutiert.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Das Bürstspanen mit gebundenem Schleifmittel ist ein industriell vielfach eingesetztes Fertigungsverfahren zur Nachbearbeitung von technischen Oberflächen. Die Auslegung der dazugehörigen Bürstprozesse erfolgt jedoch in den meisten Anwendungsfällen auf Grundlage von zeitaufwändigen Vorversuchen und Erfahrungswerten. Um eine wissensbasierte Prozessauslegung zu ermöglichen, wird in dieser Arbeit ein besseres Verständnis zur Technologie des Bürstspanens mit gebundenem Schleifmittel von technischen Oberflächen aufgebaut. Dazu werden auf Grundlage von experimentellen Untersuchungen empirische Prozessmodelle erstellt, die Vorhersagen zur Produktivität von Bürstprozessen an Werkstücken mit einfacher Geometrie bereitstellen. Zusätzlich wird ein kinetisches Prozessmodell entwickelt, das an Werkstücken mit variierenden geometrischen Ausprägungen zur Berechnung der wirkenden Bearbeitungskräfte und der Bewegung der Schleiffilamente des Bürstwerkzeuges eingesetzt werden kann. Die kombinierte Anwendung der Prozessmodelle bietet schließlich die Möglichkeit Vorhersagen zur Wirtschaftlichkeit des Bürstprozesses für komplexe Werkstückgeometrien zu treffen, ohne zusätzliche experimentelle Untersuchungen durchzuführen.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Das Ziel der Arbeit ist es, die direkte UP-Zerspanung des im Elektro-Schlacke-Umschmelzverfahren hergestellten Stahlwerkstoffs X40Cr13 mit arithmetischen Mittenrauwerten von Ra = 10 nm ohne eine Werkstoffbeschichtung oder Zusatzausrüstung zu ermöglichen. Als grundlegender Lösungsansatz dient die Substitution des monokristallinen Diamanten durch den neuartigen Schneidstoff kubisch-kristallines Bornitrid ohne Bindephase.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Die stetig steigenden Anforderungen an das dynamische Verhalten von Werkzeugmaschinen erfordern die Erhöhung von Steifigkeit und Dämpfung durch aktive Systeme. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Modelle und Methoden erarbeitet und kombiniert sowie nachvollziehbar dargestellt, mithilfe derer ein robustes, sich selbst identifizierendes und optimierendes Mehrgrößensystem zur aktiven Schwingungskompensation in Werkzeugmaschinen entwickelt werden kann.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Ein Verfahren zur Modellierung des thermischen Verhaltens von Werkzeugmaschinen mit der Finite-Element-Methode wird entwickelt und die Temperatur- und Verformungszustände eines Bearbeitungszentrums werden berechnet und analysiert. Zur Validierung sind experimentelle Untersuchungen durchgeführt werden. Aus den Simulationsergebnissen wird eine Strategie zur Umsetzung des FEM-Modells für die Kompensation thermischer Verlagerungen abgeleitet.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Im Gegensatz zu Metallen weisen Siliziumnitridkeramiken vor allem bei hohen Temperaturen eine gesteigerte Verschleißfestigkeit sowie Härte auf. Daher stellen sie ein großes Potential für den Einsatz als Werkzeugwerkstoff bei der Glasformgebung mittels nicht-isothermen Blankpressens dar. Die genannten Eigenschaften erschweren allerdings die Werkzeugfertigung mit spanenden Verfahren. Eine Lösungsmöglichkeit stellt die funkenerosive Bearbeitung elektrisch leitfähiger Keramiken dar. Aufgrund der Komplexität der Funkenerosion stehen keine Kenntnisse für die wirtschaftliche Bearbeitung neu entwickelter Werkstoffe zur Verfügung. Das Ziel dieser Arbeit ist daher die Bereitstellung von Prozesstechnologien auf Basis grundlegender Erkenntnisse zur funkenerosiven Senkbearbeitung und zum Abtragverhalten einer neu entwickelten Siliziumnitrid-Titannitrid-Keramik mit reduzierter elektrischer Leitfähigkeit. Dafür erfolgen zum einen Untersuchungen zur Anwendbarkeit von Prozesstechnologien der Stahlbearbeitung für Keramiken mit variiertem Titannitridgehalt sowie zum anderen die Neuentwicklung von Prozesstechnologien unter Anwendung von Methoden der Evolutionsstrategie. Die vorherrschenden Abtragmechanismen werden durch Gefüge- und Oberflächenanalysen bestimmt. Des Weiteren wird der Einfluss der elektrischen Leitfähigkeit und der Werkstückgeometrie der Keramiken im Vergleich zu Stahl auf das Prozessergebnis analysiert. Mit den Erkenntnissen der Arbeit wird eine Modellvorstellung zum Abtragverhalten der Siliziumnitrid-Titannitrid-Keramiken abgeleitet. Abschließend erfolgt die Demonstration der neu entwickelten Prozesstechnologien durch Fertigung eines Glasumformbodens aus der Siliziumnitrid-Titannitrid-Keramik mit reduzierter elektrischer Leitfähigkeit.
Aktualisiert: 2023-06-01
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In dieser Arbeit werden die Grundlagen einer wissensbasierten Prozessauslegung gelegt. Dazu zählen neben der Schleifkörpercharakterisierung, die Identifikation relevanter Wirkmechanismen, die Analyse der Verschleißvorgänge am Schleifkörper und die Prozessmodellierung. Durch die Übertragung der Methoden und Erkenntnisse auf industrielle Anwendungsfälle, kann der Aufwand bei der Prozessauslegung und -optimierung deutlich reduziert werden.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Die vorliegende Arbeit beschreibt die Entwicklung einer Versuchsanlage zum CO2 Hochdruckstrahlen unter Atmosphärenbedingungen, eine analytische Betrachtung des CO2 Hochdruckstrahlprozesses sowie technologische Untersuchungen zum Strahlspanen von Polyurethan zur Ermittlung der Möglichkeiten und Grenzen des CO2 Hochdruckstrahlens im Vergleich zum Wasserhochdruckstrahlen.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Der Einsatz von Schwingungen bei Fertigungsverfahren ist seit Jahrzehnten ein allgegenwärtiges Thema in der Forschung. Die Vorteile lassen sich insbesondere an verringerten Bearbeitungskräften und damit an der Steigerung der Wirtschaftlichkeit und Ressourcenschonung erkennen. Die Komplexität des zielgerichteten Einsatzes, wie die Notwendigkeit zusätzlicher Aktuatoren und die konstruktive und schwingungstechnische Auslegung der Komponenten und Prozessbedingungen, verhindert jedoch den industriellen Einsatz.
Innerhalb dieser Arbeit werden Dornhonprozesse untersucht, bei denen zusätzliche Schwingungen mit Hilfe der integrierten Antriebe eines Bearbeitungszentrums realisiert werden. Dafür werden realisierbare Schwingungsparameter und resultierende Veränderungen der Prozessparameter analysiert. Zur Identifikation von Prozessveränderungen dienen ein geometrisch kinematisches Durchdringungsmodell sowie Einkornritzversuche. An Werkstücken aus Gusseisen mit Lamellengraphit werden die Auswirkungen von erzwungenen Schwingungen beim Dornhonen technologisch untersucht. Die Arbeit leistet einen Beitrag zum Verständnis sowie zur Auslegung und Nutzung der infraschallunterstützten Dornhonbearbeitung.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Das Fertigungsverfahren Bandschleifen zeichnet sich durch große Flexibilität bzgl. des bearbeitbaren Werkstoffspektrums und der Anpassungsfähigkeit an u.a. auch geometrisch komplexe Werkstückformen und -gestalten ohne vorgelagerten Werkzeug-Profilierprozess aus. Das Anwendungsspektrum moderner Bandschleifprozesse reicht von der hochpräzisen Bearbeitung von Funktionsflächen hinsichtlich vorgegebener Maß-, Form-, Lagetoleranzen und Oberflächenqualitäten, über das effiziente Beseitigen von Graten, Oberflächen- und Randzonenfehlern, bis hin zum anforderungsgerechten Herstellen dekorativer Oberflächen. Eine Steigerung von Prozesssicherheit und Automatisierungsgrad kann durch den Einsatz von hochharten verschleißoptimierten Schleifbändern mit cBN- und Diamant Schleifmitteln erreicht werden.Das Einsatzverhalten von galvanisch gebundenen cBN- und Diamant-Schleifbändern anhand der kraftgesteuerten, robotergeführten Trockenbearbeitung der hochwarmfesten Nickelbasis-Legierung Inconel 718 und eines kohlefaserverstärkten Kunststoffes wird eingehend analysiert. Grundlegende Zusammenhänge bzgl. Randbedingungen, Prozessstellgrößen und Kenngrößen des Arbeitsergebnisses unter Berücksichtigung auftretender Verschleißmechanismen an den Werkzeugen werden aufgezeigt. Es erfolgt die Entwicklung einer adaptiven Bearbeitungsstrategie, als Beitrag zur automatisierten Reparatur von Turbinenschaufeln.
Aktualisiert: 2023-06-01
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In dieser Arbeit werden neuartige Erkenntnisse über die Vorgänge in der Spanbildungszone während der Spanbildung beschrieben. Durch die Verwendung von hochenergetischer Röntgenstrahlung wird der sich einstellende Spannungszustand in der Spanbildungszone experimentell bestimmt. Diese Erkenntnisse dienen zur Aufstellung eines Spanbildungsmodells und der Entwicklung einer numerischen Zerspanungssimulation.
Aktualisiert: 2023-06-01
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