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Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Untersuchung von verschiedenen Werkzeugen beim Reiben von Stahlwerkstoffen. Zum Einsatz kommen mit Wendeschneidplatten bestückte, leistengeführte Reibahlen der Firma Kennametal Shared Services GmbH Ebermannstadt, deren Verbesserung hinsichtlich Bohrungsqualität und Standzeit primäres Ziel dieser Arbeit ist. Dabei wird auf zwei verschiedene Werkstückwerkstoffe zurückgegriffen. Zum einen ist dies der Allroundstahl 42CrMo4, und zum anderen der schwer zerspanbare vollaustenitische Stahl X6CrNiMoTi17-12-2, der bei zerspanenden Aufgaben Schwierigkeiten durch seine hohe Klebeneigung bereitet.
Bei den Schneidkörpern kommen unterschiedliche Grundwerkstoffe, Beschichtungen und variierte Mikrogeometrien zum Einsatz. Dabei sollen für jeden dieser Aspekte entsprechende Verbesserungspotentiale erkannt und Empfehlungen abgegeben werden. Dabei steht nicht nur die Verbesserung des Ist-Standes durch die erprobten Schneidkörper im Fokus, sondern auch eine Empfehlung für weiterführende Forschungsaktivitäten.
Um zufällig beeinflusste Ergebnisse zu vermeiden wurden die Schneidplatten vor ihrem Einsatz vermessen und auf Maßhaltigkeit überprüft, die Prozessrandbedingen stabil gehalten und überwacht, und lediglich die Schnittgeschwindigkeit als variable Größe genutzt.
Die hier verfasste Diplomarbeit wurde mit dem Ziel erstellt, eine Aktualisierung der Statistischen Prozesskontrolle (engl.: Statistical Process Control - SPC) nach der IATF 16949 (International Automotive Task Force) in der Produktion des Automobilzulieferers Grammer System GmbH in Schmölln zu erbringen und in Zusammenarbeit mit der IT-Abteilung ein Konzept zur Optimierung des Lean Managements zu entwickeln. Dazu werden im theoretischen Teil die Grundlagen der Lean Production in Bezug auf verschiedene Themenbereiche erläutert. Hierzu zählen unter anderem die Entstehung und Erklärung einiger Normen, bis hin zur IATF 16949, mathematische Zusammenhänge in Bezug auf Qualitätsregelkarten, sowie die Zusammenarbeit zwischen Mensch und Maschine bei Produktionsprozessen. Weitere Punkte der theoretischen Arbeit beschäftigen sich mit der Systematik von Qualitätsregelkreisen, sowie Sicherung, Handhabbarkeit, Übertragung und langfristige Speicherung der Daten. All diese Informationen bilden ein Tool, um Produktionsprozesse überwachen und bewerten zu können und letztlich die Fehlerkosten auf ein Minimum zu reduzieren. Im praktischen Teil der Arbeit werden die bestehenden Qualitätsregelkreise systematisch analysiert, bewertet und externe Lösungen für ein optimiertes SPC-System vorgestellt. Durch vorher geschulte Mitarbeiter wird das entwickelte System über einen bestimmten Zeitraum an einem Pilotprojekt getestet. Abschließend wird von den Verantwortlichen der Fachbereiche entschieden, ob dieses System auf die komplette Produktion realisiert werden soll.
Die vorliegende Diplomarbeit widmet sich den Veränderungen in der Automobilpro-duktion durch den Umstieg auf Elektroantrieb. In der Analyse der historischen Ent-wicklung des Automobilantriebs wird ersichtlich, dass die Elektrofahrzeuge keine neue Entwicklung sind, sondern als grundlegendes Antriebskonzept der Elektromobilität bereits im 19. Jahrhundert bekannt waren. Trotzdem hat sich der Verbrennungsmotor als Antriebskonzept durchgesetzt, soll aber auf Grund von Umwelteinflüssen bzw. Anforderungen zukünftig durch den Elektromotor abgelöst werden. Vor diesem Hintergrund werden die Veränderungen im Produktionsprozess von Elektrofahrzeugen gegenüber dem Produktionsprozess von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor dargestellt.
In dieser Arbeit wird auf die Vermeidung von Kolbenringbrüchen eingegangen. Dafür wurde der Montageprozess an allen Montagelinien im Motorenwerk in Chemnitz analysiert und erfasst. Es wurde die Analysemethode nach Ishikawa herangezogen und später eine Bewertungsmatrix erstellt, um die erfassten Einflüsse zu bewerten und auswerten zu können.
Im Rahmen dieser Arbeit werden verschiedene Modellierungen einer zweiflutigen Abgasturbine mit Hilfe der Simulationssoftware GT-Power untersucht, um deren strömungs-mechanische und thermodynamische Eigenschaften in der Motorprozesssimulation abzubilden. Aktuell hat sich noch keine Modellierung als vollendet herausgestellt. Eine optimale Trennung der beiden Fluten ist aufgrund der konstruktiven Auslegung nicht möglich, weshalb es bei zweiflutigen Turbinen, die sich durch eine bessere Trennung der Abgaspulse während des Vorauslassstoßes auszeichnen, noch Unzulänglichkeiten gibt. Der verbleibende Restspalt, der sich zwischen Zunge und Turbinenlaufrad ergibt, stellt den sogenannten Überströmquerschnitt dar. Der darüber überströmende Massendurchsatz beeinflusst die Turbinenleistung sowie die Zylinder der benachbarten Flut. Um den überströmenden Massendurchsatz darzustellen, gibt es verschiedenen Modellierungsansätze (Turbine und Blende). Bei der Modellierungsart mit Turbine, ist es notwendig, die vermessenen Überströmkennfelder der zweiflutigen Turbine im Simulationstool GT-Power einzuarbeiten, die der ATL-Hersteller nicht liefert und einer zusätzlichen Turbinenvermessung zugrunde liegen. Zur Bedatung des Überströmkennfeldes wurde innerhalb dieser Arbeit verschiedene Ansätze geprüft, der den überströmenden Massendurchsatz gut darstellt. Weiterhin wurden verschiedene Modellierungsansätze einer zweiflutigen Turbine dargestellt und untersucht sowie hinsichtlich der Druckverläufe von p3 und Ladungswechsel- und Verbrennungskenngrößen bewertet. In dieser Arbeit hat sich der Modellierungsansatz, der das Überströmen mittels einer Blende darstellt, als guter Kompromiss zwischen der Bedatung (Blendendurchmesser und Durchflusskoeffizient) und der Abbildung des Überströmens im Gegensatz zum Modellierungsansatz der FVV herausgestellt.
Hauptuntersuchung von Fahrzeugen ist ein wesentlicher Bestandteil, dem jeder Fahrzeughalter nachkommen muss. Diese wird von ausgebildeten Speziallisten durchgeführt, den Prüfingenieuren. Ein wichtiger Bereich welcher unter anderem mit bei der Hauptuntersuchung geprüft wird, ist die Bremsanlage des Fahrzeuges. In dieser Diplomarbeit wird untersucht, ob die Bremskraft mit höheren Fahrzeugalter und höherer Laufleistung sich signifikant stark verändert. Um das grafisch und rechnerisch darlegen zu können wurden an rund 50 Fahrzeugen Bremskraftmessungen durchgeführt. Dabei wurden Herstellervorgaben mit gemessenen Bremskraftwerten verglichen. Die Herstellervorgaben sowie die gemessen Bremskraftwerte wurden mit Hilfe des HU-Adapters, ein Arbeitsmittel des Prüfingenieurs, ermittelt. Des Weiteren wird erklärt wie der Messprüfstand, in diesem Fall ein Rollenbremsenprüfstand, aufgebaut ist sowie dessen Funktionsweise erklärt.
Mit der stetig steigenden Anzahl an Fahrzeugprojekten und der daraus resultierenden steigenden Anzahl an benötigten Umformwerkzeugen ist es erforderlich, aktuelle Ferti-gungskonzepte zu untersuchen, um bei der Bauteiloptimierung Zeit einzusparen.
Eine Fahrzeugkarosse ist in folgende vier Baugruppen unterteilt: Seiten, Dach, Boden und Türen. Jedes Bauteil unterliegt spezifischen und komplexen Fertigungskonzepten. Die Umformwerkzeuge werden im Werkzeugbau der AUDI AG Ingolstadt konstruiert und gefertigt. Dabei ist zu erkennen, dass Fehler wie beispielsweise Oberflächenfehler immer wieder an den identischen Stellen an einem Bauteil auftreten. Einer dieser Bereiche ist die Heckspitze eines Seitenwandrahmens. Ziel dieser Arbeit ist es, im Auftrag der AUDI AG Ingolstadt Fertigungskonzepte an einem Seitenwandrahmen im Bereich der Heckspitze zu untersuchen und Möglichkeiten zur Optimierung des Fertigungskonzepts aufzuzeigen.
Im Rahmen dieser Arbeit wird im ersten Schritt zunächst der Entstehungsprozess und deren Einfluss auf das Umformwerkzeug analysiert. Zur Analyse der Fertigungskonzepte werden zudem zwei aktuelle Umformprojekte verwendet. Anschließend werden anhand der Analysen die bestehenden Fertigungskonzepte überarbeitet und in die Umformwerk-zeuge rückgeführt. Zur Überarbeitung der Fertigungskonzepte werden das CAD-Programm CATIA V5® und das FEM-Programm AutoForm® verwendet. Da der Beschnitt im Bereich der Heckspitze eines Seitenwandrahmens entscheidenden Einfluss auf das Bauteil hat, wird zudem die Beschnittermittlung untersucht und mögliche Lösungsverfah-ren zur Erreichung der Beschnitttoleranzen aufgeführt.
In der hier vorliegenden Arbeit wird mit Hilfe von CFD-Simulationen das Strömungsfeld des Ahmed-Körpers und eines DrivAer-Fahrzeugmodells untersucht. Dabei gilt es anhand der Untersuchung des Ahmed-Körpers ein abgesichertes Simulationssetup für Pkw-Außenaerodynamik zu erarbeiten, welches die besten physikalischen Ergebnisse hinsichtlich einer akzeptablen Rechenzeit liefert. Anschließend werden die Ergebnisse mit denen fundierter Experimente und Simulationen, des Ahmed-Körpers, verglichen und das Simulationssetup auf seine Eignung bewertet. Das abgesicherte Simulationssetup wird nachfolgend für die Untersuchung des DrivAer-Fahrzeugmodells angewendet, um sicher zu stellen, dass die erlangten Ergebnisse, bezüglich Beiwerte und Strömungstopologien aussagekräftig sind. Der letzte Schritt ist die Auswertung der Ergebnisse am DrivAer-Modell.
Vergleich und Bewertung von 3D-FE-Vernetzungsprogrammen am Beispiel einer Welle mit Passfedernut
(2018)
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Vergleich und der Bewertung von 3D-FE-Vernetzungsprogrammen am Beispiel einer Welle mit Passfedernut. Nach der Einleitung, wird ein Überblick über die Finite Elemente Methode, deren Ablauf und die Bedingungen für die Netzgenerierung gegeben. Im weiteren Verlauf wird der Komplex der Netzgenerierung betrachtet. Von besonderem Interesse ist dabei die Klassifizierung der Netze, die Methoden der Netzgenerierung, die Algorithmen zur 3D-Vernetzung, die Netzverfeinerung, sowie die Anforderungen an die Netzqualität. Im Folgenden wird das zu vernetzende Modell und die verwendeten Programme zur Vernetzung der Welle mit Passfedernut vorgestellt. Des Weiteren werden die Vernetzungsprogramme miteinander verglichen. Im weiteren Verlauf der Arbeit wird die genutete Welle mit den 3D-FE-Vernetzungsprogrammen diskretisiert. Es werden dabei Hexaeder- und Tetraeder-Netze generiert. Die Netze vom gleichen Elementtyp werden jeweils miteinander verglichen und bewertet. Abschließend wird eine Gesamteinschätzung gegeben, in wie weit es mit den bisher entwickelten 3D-FE-Vernetzungsprogrammen möglich ist, dreidimensionale Netze von ausreichender Netzdichte und Netzqualität automatisch zu generieren.
Die Vorliegender Arbeit befasst sich mit der Verfestigung der Drainageschicht innerhalb eines getauchten Membranfiltermoduls.
Proben verschiedener Bindemittel wurden auf ein Vlies aufgebracht, und auf unterschiedliche Festigkeiten (Zug-, Druck-, Biegefestigkeit) getestet. Die Ausführungen zeigen erhaltene Messdaten als Basis für den Vergleich der Bindemittel.
Durch den vermehrten Einsatz von Elektronik und elektronischen Steuergeräten in Fahrzeugen, muss bei der Auslegung verstärkt die Robustheit (Zuverlässigkeit, Langlebigkeit) berücksichtigt werden. Durch den Einsatz von Elektronik in Kraftfahrzeugen ergeben sich insbesondere hohe Belastungen durch Feuchtigkeit. Deren Untersuchung mit Hilfe geeigneter vereinfachter Simulationshilfsmittel sowie der Vergleich der Simulationsergebnisse mit dem realen Verhalten, ist Bestandteil dieser Arbeit. Es werden vier Baukästen, vorwiegend aus dem Bereich der Getriebesteuerung mit Leiterplattensubstraten (FR4-Material) und unterschiedlichen Gerätekonzepten untersucht. Für die Validierung der Simulation erfolgt zunächst eine Untersuchung der Geräte in einem Feuchte-Temperatur-Versuch mit einem eigens entwickelten Lastprofil bei geregelter Eigenerwärmung. Die Simulation besteht aus zwei Teilschritten, die zu einer zeitlichen und lokalen Darstellung der relativen Feuchtigkeitsverteilung dient. Die Ergebnisse der vereinfachten Simulation sind verglichen mit den Versuchsergebnissen trotz Abweichungen aussagekräftig für Feuchte-Vorhersagen im Innenraum von Steuergeräten neuer Projekte im frühen Entwicklungsstadium oder einer neuen Applikation eines bestehenden Systems.
In dervorliegenden Diplomarbeit wird untersucht, ob ein Glättungsprozess nach dem Beschichten von VHM-Fräsern notwendig ist, mit dem Ziel diesen zu eliminieren. Dazu wird auf dem gegenwärtigen Stand der Technik eingegangen, der sich in Beschichtungsverfahren und Glättungsverfahren für VHM-Fräser unterteilt. Als Untersuchungsgrundlage werden zwei Werkzeugvarianten festgelegt und in experimentellen Versuchen an zwei unterschiedlichen Stahlsorten getestet. Dabei wird auf die auftretenden Bearbeitungskräfte und das Verschleißverhalten der Werkzeuge, sowohl in der Makro- als auch Mikrogeometrie, eingegangen. Die Auswertung der Versuchskomplexe ist ebenso ein Bestandteil der Arbeit. Zusammenfassend wird eine Handlungsempfehlung gegeben und der weitere Handlungsbedarf dargestellt.
Im Rahmen eines DFG-Forschungsprojektes werden an der Fakultät Automobil- und Maschinenbau der Westsächsischen Hochschule Zwickau die hypotrochoidischen Konturen für formschlüssige Welle-Nabe-Verbindungen untersucht. Sie vereinen die mechanischen Vorteile der genormten Polygon- und Zahnwellenprofile mit Evolventenflanken. Die kontinuierliche Profilkontur wirkt sich positiv auf die Kerbwirkungszahl, Formzahl und den Spannungszustand aus. Aufgrund der variablen Exzentrizität und frei wählbaren Anzahl an Mitnehmern können die Profile für den vorliegenden Anwendungsfall optimiert und an die Fertigungsbedingungen angepasst werden. In der vorliegenden Arbeit wird die statische Tragfähigkeit der Profile anhand ausgewählter Parameter mittels der Finite-Element-Methode untersucht. Die Untersuchungen werden für die statische Torsion, Umlaufbiegung und die kombinierte Belastung durchgeführt. Dabei wird auf elastisch-plastische Materialmodelle zurückgegriffen, welche auf Versuchswerten basieren. In diesem Zusammenhang wird ein Verfahren zur Bestimmung der statischen Tragfähigkeit bei kombinierter Belastung erarbeitet und die eingesetzte Berechnungsmethodik eingehend überprüft. Die Bewertung der Profile erfolgt anhand ausgewählter Beanspruchungsgrößen und dem Fließverhalten der Welle und Nabe. An dieser Stelle werden Tendenzen erkennbar, die Rückschlüsse über das Verhalten der Verbindungen unter verschiedenen Belastungsarten ermöglichen.
In dieser Diplomarbeit wird untersucht inwiefern Aluminium-Leichtmetallfelgen durch Elektronenstrahlschweißen (kurz EB) gefügt werden können. Dazu werden als Recherchen durchgeführt, welche die aktuell eingesetzten Fertigungsverfahren (Urformen, Umformen, Fügen), die typischerweise eingesetzten Werkstoffe und Wärmebehandlungen von Aluminium-Leichtmetallfelgen untersuchen um spätere Schweißversuche möglichst realitätsnah zu gestalten. Weiterhin wird recherchiert ob es aktuell Patente zu geteilten sowie ge-schweißten Leichtmetallfelgen gibt. Anschließend werden vergleichende Untersuchungen zum Elektronenstrahlschweißen von Aluminiumguss- und -knetlegierungen durchgeführt. Darauf aufbauend werden Konzepte zu geeigneten Elektronenstrahl-Schweißtechnologien für die 2 verwendeten Werkstoffgruppen (Guss- u. Knetlegierungen) bzw. Herstellungsverfahren von Leichtmetallfelgen erläutert. Diese werden in realen Schweißversuchen abgebildet und untersucht. Dazu dienen Zugversuche, Härtemessungen, Makro- und Mikroschliffe sowie die Durchstrahlungsprüfung. Von besonderem Interesse ist, ob sich Poren durch die vorgeschlagenen Schweißtechnologien des Überschweißens und Mehrbadschweißens reduzieren lassen. Weiterhin untersucht werden u.a. welche technologischen Eigenschaften in Hinsicht auf Festigkeit und Entfestigung damit einhergehen. Während der Schweißversuche werden ebenfalls wichtige Abhängigkeiten zwischen EB Strahlparametern und Nahtgeometrien untersucht. Weiterhin werden Konstruktionsvorschläge zur Ausführung und Positionierung von EB-gerechten Fügestellen unter Berücksichtigung von geometrischer Kombinier- / Konfigurierbarkeit an Leichtmetallfelgen erarbeitet.