Ziel dieses Forschungsprojektes war es, einen Beitrag auf dem Weg zur Entwicklung eines prozessbasierten Verfahrens zur eindeutigen Nachweisbarkeit der haftungsbegründenden Kausalität zu leisten. Abschließend war die These des "systemimmanenten Problems" der Projekt- und Unternehmensprozesse der bauausführenden Unternehmungen zu untersuchen und aufbauend auf allen Ergebnissen Lösungsvorschläge zur Prozessanpassung und zur Entwicklung eines prozessbasierten zur eindeutigen Nachweisbarkeit der haftungsbegründenden Kausalität auszuarbeiten.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Absorption and the degree of coupling play a key role for the process stability and process efficiency in the welding of copper materials. To influence these process variables, the copper surface is modified by a laser structuring process or by a thermal furnace process. The approach presented here enables a significant increase in process efficiency and thus demonstrates the possibility of saving energy in the production process while simultaneously stabilizing the process flow.
Aktualisiert: 2023-02-23
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Im Bereich der Umformtechnik leisten Simulationsmodelle in allen Phasen der Lebenszyklen von Werkzeug und Maschine Unterstützung beispielsweise bei der Auslegung von Bauteilen und Baugruppen, der Bewertung des Maschinenverhaltens oder von Prozessergebnissen oder auch zur Bestimmung von Prozess- und Antriebsparametern. Dennoch kommen heute bei der Simulation des Umformprozesses Methoden zur Berücksichtigung des ganzheitlichen Systemverhaltens nur unzureichend zur Anwendung, wodurch die Auswirkungen der Interaktion zwischen Prozess und Maschine bei der Optimierung von Systemen, Komponenten und Stellgrößen noch immer weitgehend vernachlässigt werden.
Die vorliegende Arbeit widmet sich der Erweiterung der Methoden der Systemsimulation, um fehlerhaften Vorhersagen bei der Auslegung, Entwicklung und dem Betrieb von Maschinen und Werkzeugen der Blechumformung entgegenzuwirken. Am Beispiel einer hydraulischen Presse werden Möglichkeiten zur prozessbezogenen energetischen Optimierung von Antriebssystemen durch die Integration von messdatenbasierten Verlustmodellen im Maschinenmodell und zur Bestimmung von Ziehkissenkraftsollwerten anhand einer gekoppelten Simulation von Maschine und Prozess entwickelt.
Aktualisiert: 2022-09-29
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Die Organoblech-Technologie zeichnet sich durch ein hohes Leichtbaupotenzial und vor allem effiziente Verarbeitungsverfahren aus. Während der Umformung auftretende Oberflächendefekte an den Bauteilen führen allerdings zu einer Einschränkung der möglichen Einsatzgebiete. Um diese Fehlstellen zu vermeiden, ist eine komplizierte Temperaturführung während des Thermoformprozesses notwendig, wobei eine Anpassung der Halbzeug- sowie Werkzeugtemperatur in den meisten Fällen nicht möglich ist. Um die für die Oberflächenfehler verantwortliche Auskühlung des Organoblechs zu reduzieren, können wärmedämmende Werkzeugbeschichtungen eingesetzt werden. Diese sollen den Temperaturverlust während des Thermoformens verhindern und somit zu einer Steigerung der Oberflächenqualität führen. Der vorliegende Beitrag untersucht in diesem Zusammenhang am Beispiel eines Umformprozesses den Einfluss der Prozessparameter sowie ausgewählter Werkzeugbeschichtungen auf die Oberflächenqualität der Organoblech-Bauteile.
Aktualisiert: 2022-02-07
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Die spanende Bearbeitung komplexer Bauteile erfordert häufig den Einsatz von lang auskragenden Zerspanwerkzeugen. Durch die hohen Länge-zu-Durchmesser-Verhältnisse.
verfügen diese Werkzeuge jedoch über eine erhöhte dynamische Nachgiebigkeit. Diese setzt die Prozessstabilität und damit die Produktivität herab. Durch den Einsatz von Reibsegmenten in lang auskragenden Werkzeugen kann eine Steigerung des Dämpfungsmaßes der Werkzeuge und somit eine Erhöhung der Prozessstabilität im Rahmen von Zerspanprozessen erreicht werden. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein analytisches Modell vorgestellt, mit dem eine einfache, praxistaugliche Auslegung von lang auskragenden, reibgedämpften Zerspanwerkzeugen umgesetzt werden kann. Durch die Anwendung von lang auskragenden, reibgedämpften Werkzeugen mit optimalen Parameterausprägungen konnte die Grenzschnitttiefe bei der Fräs- und Drehbearbeitung um mehr als 166 % gesteigert werden.
Aktualisiert: 2021-10-28
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Die spanende Bearbeitung komplexer Bauteile erfordert häufig den Einsatz von lang auskragenden Zerspanwerkzeugen. Durch die hohen Länge-zu-Durchmesser-Verhältnisse.
verfügen diese Werkzeuge jedoch über eine erhöhte dynamische Nachgiebigkeit. Diese setzt die Prozessstabilität und damit die Produktivität herab. Durch den Einsatz von Reibsegmenten in lang auskragenden Werkzeugen kann eine Steigerung des Dämpfungsmaßes der Werkzeuge und somit eine Erhöhung der Prozessstabilität im Rahmen von Zerspanprozessen erreicht werden. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein analytisches Modell vorgestellt, mit dem eine einfache, praxistaugliche Auslegung von lang auskragenden, reibgedämpften Zerspanwerkzeugen umgesetzt werden kann. Durch die Anwendung von lang auskragenden, reibgedämpften Werkzeugen mit optimalen Parameterausprägungen konnte die Grenzschnitttiefe bei der Fräs- und Drehbearbeitung um mehr als 166 % gesteigert werden.
Aktualisiert: 2021-11-04
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Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem Ziel der Prozessstabilisierung in der Präzisionsmontage. Die besonderen Herausforderungen innerhalb eines Präzisionsmontage-Prozesses sind hohe Bauteil- und Anlagen-Kosten, geringe Stückzahlen und daraus resultierend eine geringe Datengrundlage. Innerhalb dieser Arbeit werden zwei Methoden entwickelt, welche die beiden zentralen Begriffe prozessorientiert und Data Mining repräsentieren. Mittels einer auf Teilprozessen basierenden Unterteilung der Modellstuktur, werden Teilmodule gebildet, welche die Datenanalyse mit geringem Datengrundlage ermöglicht.
Aktualisiert: 2022-12-05
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Das Ziel eines spanenden Fertigungsprozesses besteht in der Herstellung einer Werkstückform mit definierten Maß-, Form- und Lagetoleranzen.
Aktualisiert: 2020-08-18
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Halbleiterlaser sind für vielfältige Anwendungen in vielen Wellenlängen kommerziell verfügbar. Im tiefen UV mit Wellenlängen < 300 nm jedoch konnten bisher keine elektrisch pumpbaren Laserdioden realisiert werden – trotz einer Fülle interessanter Applikationen.
Um dies langfristig zu ändern, beschäftigt sich die vorliegende Dissertation mit der Realisierung und Optimierung optisch pumpbarer Laserstrukturen auf Basis von Aluminiumgalliumnitrid.
Durch die Analyse dieser einfacheren Bauelemente soll ein besseres Verständnis der relevanten physikalischen Parameter erreicht werden.
Dazu wird in der Arbeit zunächst das Wachstum der Halbleiter-Heterostrukturen mittels metallorganischer Gasphasenepitaxie in Simulationen und experimentell untersucht. Es zeigt sich, dass Silizium je nach Wachstumsbedingungen unterschiedlich stark aus den Reaktorteilen ausdampft und in die Halbleiterschichten eingebaut wird. Die ersten realisierten Laser zeigten aufgrund einer sehr dicken AlN-Deckschicht hohe Schwellen von > 10 MW/cm², dafür aber auch die kürzeste bisher demonstrierte Emissionswellenlänge im verwendeten Materialsystem.
Im weiteren Verlauf der Arbeit werden die Einflüsse von Quantenfilmdicke und -anzahl, Substratfehlschnitt und Siliziumdotierung in verschiedenen Schichten auf die Laserschwellen sowie die interne Quanteneffizienz untersucht. Es zeigt sich, dass eine geringere Quantenfilmanzahl die nichtstrahlende Rekombination an Heterogrenzflächen verringert und dass Silizium in Abhängigkeit von der Dotierkonzentration die Dichte der Gruppe-III-Vakanzen sowie die Häufigkeit von Bandlückenfluktuationen beeinflusst. Dank der dabei gewonnenen Erkenntnisse konnten die Laserschwellen auf < 1 MW/cm² mit einem Bestwert von 640 kW/cm² reduziert werden.
Aktualisiert: 2021-04-16
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Diese Dissertationsschrift diskutiert die dynamische Prozessstabilität von parallelen Drehprozessen. Im Rahmen der Arbeit werden Modellierungen von parallelen Drehprozessen im Zeit- und Frequenzbereich aufgebaut. Für unterschiedliche Varianten paralleler Drehprozesse werden die Einflussparameter auf die Prozessstabilität sowie mögliche Modellvereinfachungen diskutiert. Anschließend werden die Erkenntnisse auf zwei Anwendungsbeispiele übertragen.
Aktualisiert: 2021-07-10
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Die Herstellung von keramischen Wärmedämmschichten mithilfe des atmosphärischen Plasmaspritzprozesses stellt aufgrund der Vielzahl von Einflussgrößen eine Herausforderung dar. Zur Erzeugung reproduzierbarer Schichtqualität ist insbesondere eine Kompensation des Elektrodenverschleißes erforderlich, da dieser Effekt eine kontinuierliche Veränderung der Beschichtungsergebnisse bewirkt.
In der vorliegenden Arbeit wurde eine Prozessregelung beschrieben, welche eine Reduktion der Schwankungen der Beschichtungsergebnisse über die Elektrodenlaufzeit ermöglicht. Dies wurde mithilfe einer Regelung von Parametern realisiert, die auf Online-Prozessdiagnostik basiert.
Die Ermittlung der Zusammenhänge zwischen den Prozessgrößen erfolgte anhand von Langzeitbeschichtungsversuchen über komplette Elektrodenlaufzeiten, welche eine detaillierte Beschreibung der elektrodenverschleißinduzierten Prozessveränderungen ermöglichen. Alle Ergebnisse wurden dabei in fertigungsnaher Umgebung anhand von Gasturbinenschaufelbeschichtungen verifiziert.
Aktualisiert: 2019-11-13
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Linearführungen stellen eine wesentliche Komponente von Fräsmaschinen dar. Es bestehen hohe Anforderungen an die geometrische Genauigkeit, Steifigkeit und Dämpfung sowie Robustheit. In größter Anzahl werden heutzutage Wälzkörperführungen in Werkzeugmaschinen eingesetzt, die durch langjährige Entwicklungsarbeit den Anforderungen vergleichsweise gut gerecht werden.
Diese Arbeit beschreibt das Potential einer linearen elektromagnetischen Führung in Fräsmaschinen. Es wird gezeigt, dass der Einsatz dieser Technologie zu einer hohen statischen Steifigkeit nahe des TCP führt und die Starrkörpereigenfrequenzen des Schlittens stark gedämpft werden. Zudem werden Lösungswege aufgezeigt, wie sensorische und aktorische Möglichkeiten einer Magnetführung im Fräsprozess nutzbar werden und zu einer Genauigkeitssteigerung bei der Rekonturierung von Triebwerkslaufschaufeln führen.
Aktualisiert: 2019-11-07
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Die Wettbewerbsfähigkeit von Automobilherstellern hängt in entscheidendem Maße
davon ab, inwieweit die Erfolgsfaktoren Kundenorientierung und effiziente Wert-
Schöpfung gemeinsam realisiert werden können. Die heute vorherrschende
Instabilität der komplexen Material- und Informationsflüsse in den Fahrzeugwerken
führt zu negativen Auswirkungen auf die zentrale Zielgröße Termintreue gegenüber
dem Kunden sowie zu großen Sicherheitsbeständen und kostenintensiven Produktions-
und Logistiksystemen. Ziel von Auftragsreihenfolge-Konzepten ist die
Stabilität und Synchronität der Wertschöpfungs- und Logistikprozesse, so dass die
Montagesequenz vor Produktionsstart verbindlich festgelegt und entsprechendes
Rationalisierungspotential bei Versorgung und Produktion ausgeschöpft werden
kann. Vielfältige Störfaktoren verursachen allerdings große Verwirbelungen in der
Fahrzeugreihenfolge, die zumeist nur unzureichend durch investitionsintensive und
nicht wertschöpfende Reihenfolgenabsicherung ausgeglichen werden können.
Als Ergebnis der wissenschaftlichen Diskussion einer methodengestützten
Umsetzungskonzeption im Rahmen dieser Arbeit werden Ansätze und Verfahren
zur Unterstützung der Stabilisierung von Auftragsfolgen innerhalb der automobilen
Produktionslogistik bereitgestellt, um dem Ziel eines kontinuierlichen und wertschöpfungsorientierten
Materialflusses näherzukommen. Dazu werden neuartige
Methoden für die zielgerichtete Analyse und Gestaltung der Produktionsflüsse im
Automobitwerk dargelegt sowie in praktischen Einzelbeispielen angewandt und
validiert. Das Bild der stetig fließenden Auftragsfolge gilt dabei als Leitbild der
erarbeiteten Gestaltungsansätze. Hauptbeitrag mit wissenschaftlichem Neuigkeitsgrad
als Grundlage für die praktische Annäherung an das Ideal ist die Entwicklung
. eines Wirksystems zur Stabilisierung der Auftragsfolge,
. von geeigneten Analysewerkzeugen und Kennzahlensystemen sowie
. von Methoden und Auslegungsverfahren zur Planungsunterstützung.
Insbesondere wird ein methodisch-konzeptionelles Produktionssystem zur Unterstützung
der Produktionslogistik bei der systematischen Umsetzung der stabilen
Auftragsfolge aufgezeigt. Zudem eröffnen neu entwickelte Analyse- und Bewertungsmethoden
Transparenz sowohl bezüglich der Schwachstellen als auch der
Stabilitätspotentiale im Produktionsfluss. Die ganzheitliche Umsetzung der aufgezeigten
Konzeption ermöglicht grundsätzlich eine Realisierung von signifikanten
Verbesserungen in automobilen Wertschöpfungs- und Logistikprozessen.
Aktualisiert: 2021-01-21
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Ziel dieses Forschungsprojektes war es, einen Beitrag auf dem Weg zur Entwicklung eines prozessbasierten Verfahrens zur eindeutigen Nachweisbarkeit der haftungsbegründenden Kausalität zu leisten. Abschließend war die These des "systemimmanenten Problems" der Projekt- und Unternehmensprozesse der bauausführenden Unternehmungen zu untersuchen und aufbauend auf allen Ergebnissen Lösungsvorschläge zur Prozessanpassung und zur Entwicklung eines prozessbasierten zur eindeutigen Nachweisbarkeit der haftungsbegründenden Kausalität auszuarbeiten.
Aktualisiert: 2023-03-31
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In dieser Arbeit wird der Einfluss von Freiflächenfasen und ungleicher Zahnteilung auf die Ratterneigung des Fräsprozesses untersucht. Eine auf der Diskretisierung der Systemperiode beruhende Methode zur Vorhersage der Stabilitätsgrenze wird auf ungleich geteilte Fräser erweitert. Zur Abbildung der durch Freiflächenfasen verursachten Prozessdämpfung wird ein dynamisches Prozesskraftmodell entwickelt. Dieses berücksichtigt nicht nur die dynamische Spanungsdicke, sondern auch die Verlagerungsgeschwindigkeiten des Werkzeugs und Werkstücks. Durch den Einsatz der im Rahmen dieser Arbeit entwickelten Modelle und Algorithmen können bestehende Fräsprozesse analysiert und optimiert und neue Fräsprozesse und -werkzeuge simulationsbasiert ausgelegt werden.
Aktualisiert: 2019-10-17
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Im Rahmen dieser Arbeit wird eine Vorgehensweise erarbeitet, mit der die Prozessstabilität als effizientes Bewertungskriterium im Entwicklungsprozess von Werkzeugmaschinen verwendet werden kann. Zentraler Bestandteil ist die Simulation der dynamischen Wechselwirkungen zwischen Maschine und Prozess. Dazu werden zwei Simulationsansätze verifiziert und gegenübergestellt. Zum Schluss wird die Vorgehensweise für den Entwicklungsprozess abgeleitet und in mehreren Beispielen vorgestellt.
Aktualisiert: 2021-07-10
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Die Produktivität aktueller Zerspanprozesse wird oftmals durch das Auftreten unerwünschter Schwingungseffekte an der Hauptspindel, sogenannten Ratterschwingungen, begrenzt.
Im Rahmen dieser Arbeit wird eine innovative Methode zur Dämpfung bzw. Unterdrückung von Ratterschwingungen an Hauptspindeln in Werkzeugmaschinen und damit zur Erhöhung der Prozessproduktivität entwickelt und untersucht. Grundlage der Methode ist eine elektromagnetische Schwingungsdämpfung durch einen Aktor, der in das Aktivteil einer Motorspindel integriert wird und damit Dämpfungskräfte direkt auf die Spindelwelle appliziert. Auf Basis von Finite-Elemente-Simulationen wird die Dämpfungsmethode eingehend theoretisch untersucht. Mit dem Entwurf und Aufbau eines aktiv gedämpften Frässpindelprototyps wird ferner eine experimentelle Untersuchung der Methode durchgeführt. Je nach verwendetem Fräswerkzeug wird durch die aktive Dämpfung eine Erhöhung der stabilen Schnitttiefe und damit der Produktivität des Fräsprozesses um bis zu 300% erreicht.
Aktualisiert: 2019-11-07
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Aluminiumlegierungen besitzen aufgrund positiver Verarbeitungs- und Gebrauchseigenschaften, wie gute Extrudierbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und niedrige Dicher, ein großes Anwendungspotential z.B. im Transportwesen oder auch in der Architektur. Beim Verbinden von Halbzeugen aus Aluminiumlegieurngen mit Lichtbogenschweißverfahren führen die energetischen Bedingungen des Lichtbogens in Verbindung mit kleinen Schweißgeschwindigkeiten und den thermophysikalischen Eigenschaften des Grundwerkstoffs zu grpßen Wärmeeinfllußzonen und Verwerfungen. Dieses führt zu eingeschränkten Gebrauchseigenschaften bzw. konstenintensiver Nacharbeit. Deshalb werden heute noch vielfach mechanische Verbindungsverfahren eingesetzt.
Durch eine hochproduktive und wärmearme Fügetechnologie, wie das Laserstrahlschweißen, ergibt sich beim heutigen Trend zum Leichtbau eine große Zukunfsperspektive für geschweißte Aluminiumkonstruktionen. Deren Anwendung setzt ganz wesentlich die Beherrschung des Laserstrahlschweißprozesses voraus. In diesem Bereich gibt es jedoch noch einige Defizite.
Aktualisiert: 2020-11-19
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