Automobil- und Maschinenbau
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Die vorgelegte Diplomarbeit befasst sich mit der Berechnung und Konstruktion eines Prüfstandes zur statischen Untersuchung von Welle-Nabe-Verbindungen.
Die Welle-Nabe-Verbindungen sollen mit Hilfe des Prüfstandes auf ihr Verformungs- beziehungsweise Steifigkeitsverhalten unter Torsion und Biegung untersucht werden können. Die in den Versuchen am Prüfstand gewonnenen Erkenntnisse sollen der Bewertung neuartiger Welle-Nabe-Verbindungen dienen.
Im Ergebnis der Arbeit steht die Auslegung und Konstruktion eines Prüfstands laut Aufgabenstellung. Auf dem Weg zur Erarbeitung der Lösung wurden verschiedene Lösungsansätze beschrieben und bewertet. Es erfolgte die Priorisierung einer wirtschaftlichen Lösung mit hoher Zielerfüllung. Alle notwendigen Berechnungen und Zeichnungen sind in der Arbeit enthalten. Wo es sinnvoll war, erfolgte einen Auswahl von in Frage kommenden Varianten
und Zukaufteilen. Ebenso schließt die Arbeit die relevanten Montage- und Bedienungshinweise ein.
Das Ziel der vorliegenden Diplomarbeit ist es, das Prüfmittelmanagement von teilespezifischen Prüfvorrichtungen in der voestalpine Automotive Components Schmölln GmbH zu optimieren. Dabei erfolgte zuerst die Einarbeitung in die Grundlagen des Prüfmittelmanagements und den dazu etablierten Prozessen und Vorgaben in Unternehmen. Basierend darauf wurden Anforderungen zusammengestellt, welche einen optimalen Ablauf fertigungsbegleitender
Prüfungen ermöglichen sollen. Bei dem Abgleich der Vorgaben mit dem derzeitigen Vorgehen konnte einige Schwachstellen identifiziert werden. Mit diesen Erkenntnissen wurden Handlungsempfehlungen für das Unternehmen entwickelt.
Der Autor erhofft sich dadurch eine Verbesserung im Prozess des Prüfmittelmanagements teilespezifischer Prüfvorrichtungen im Unternehmen.
This paper presents an analytical method for determining the bending stresses and deformations in prismatic, noncircular profile shafts with trochoidal cross sections. The so-called higher trochoids can be used as form-fit shaft-hub connections. Hybrid (mixed) higher trochoids (M-profiles) were developed for the special application as a profile contour for the form-fit shaft and hub connections in an earlier work by the author. M-profiles combine the advantages of the two standardised polygonal and spline contours, which are used as shaft-hub connections for the transmission of high torques. In this study, the geometric and mechanical properties of the higher hybrid trochoids were investigated using complex functions to simplify the calculations. The pure bending stress and shaft deflection were determined for M-profiles using bending theory based on the theory of mathematical elasticity. The loading cases consisted of static and rotating bends. Analytical, numerical, and experimental results agreed well. The calculation formulas developed in this work enable reliable and low-cost dimensioning with regard to the stresses and elastic deformations of profile shafts subjected to bending loads.
Hypotrochoidal profile contours have been produced in industrial applications in recent years using two-spindle processes, and they are considered effective high-quality solutions for form-fit shaft and hub connections. This study mainly concerns analytical approaches to determine the stresses and deformations in hypotrochoidal profile shafts due to pure bending loads. The formulation was developed according to bending principles using the mathematical theory of elasticity and conformal mappings. The loading was further used to investigate the rotating bending behaviour. The stress factors for the classical calculation of maximum bending stresses were also determined for all those profiles presented and compiled in the German standard DIN3689-1 for practical applications. The results were also compared with the corresponding numerical and experimental results, and very good agreement was observed. Additionally, based on previous work, the stress factor was determined for the case of torsional loading to calculate the maximum torsional stresses in the standardised profiles, and the results are listed in a table. This study contributes to the further refinement of the current DIN3689 standard.
Für viele ältere geheingeschränkte Menschen sind Treppenstufen im privaten Umfeld ein Hinderungsgrund am öffentlichen Leben teilnehmen zu können. Viele dieser wohnen in Mehrfamilienhäuser, in denen z. B. die Größe des Treppenhauses oder auch andere Randbedingungen es nicht möglich machen, Treppenlifte einzubauen. Im Logistikbereich spielen autarke Transportsysteme eine immer größere Rolle. Die Idee besteht darin, ein vergleichbar autarkes System für den Transport von Personen zu entwickeln, welches in der Lage ist, Treppenstufen mit einer kontinuierlichen Bewegung zu überwinden. Die i. d. R. älteren Personen sollen in die Lage versetzt werden, ohne fremde Hilfe die Treppen zu bewältigen.
Ziel dieser Arbeit ist es, ausgehend von einer Literatur- und Patentrecherche in einem ersten Schritt Anforderungen zusammenzutragen (z. B. typische Anordnung von Treppenstufen, erforderliche Beschleunigung, Geschwindigkeit, Traglast etc.). um anhand dieser Grundlage in einem zweiten Schritt mögliche Konzepte auszuarbeiten. Diese Konzepte sollen sowohl den mechanischen Aufbau als auch die Antriebsstruktur mit Energieversorgung (akkubetrieben) berücksichtigen.
Die Leistungsdichte von Brennstoffzellensystemen kann durch Erhöhung des luftseitigen Betriebsdrucks positiv beeinflusst werden. Dazu werden Verdichter oder elektrisch unterstützten Turbolader verwendet, was als größter Energieverbraucher im Brennstoffzellensystems bezeichnet ist. Durch Einsatz von Vorleiteinrichtungen mit optimierten Schaufelwinkel können Strömungseigenschaften vor dem Verdichter positiv beeinflusst und dessen Leistung verbessert werden. Im Rahmen dieser Arbeit werden experimentelle und numerische Untersuchungen an Vorleiteinrichtungen durchgeführt werden, um Optimierungsmöglichkeiten des Kennfeldes eines Radialverdichters aufzuzeigen.
Diese Arbeit befasst sich mit der Optimierung des Normteileeinsatzes im Sonderfahrzeugbau. Durch eine Clusterung der Teile sollen die vorhandenen Varianten reduziert werden, um somit Lagerfläche und Kosten zu sparen. Außerdem sollen die vorhandenen Prozesse zur Teilebestellung, -lagerung und -bereitstellung analysiert, standardisiert und optimiert werden. Desweiteren soll die Datenkonsistenz der Stücklisten durch eine systemgestützte Erstellung und Bearbeitung nachhaltig gesichert werden.
Als praktisches Anwendungsbeispiel dient der Sonderfahrzeugbau von Volkswagen an den Standorten Zwickau, Wolfsburg und Emden und der zugehörigen Entwicklungsabteilung am Standort Zwickau.
Beim Presshärten von Mangan-Bor-Stählen handelt es sich um eine Verfahrenskombination aus Umformen und martensitischen Härten, welche sich in den vergangenen Jahren als wegweisende Leichtbaustrategie in der Automobilindustrie etabliert hat. Hierfür werden Stahlplatinen in einem Rollenherdofen austenitisiert und anschließend in einem wassergekühlten Umformwerkzeug, umgeformt und abgekühlt. Durch ungünstige Überlagerungen thermischer und mechanischer Spannungen sowie nicht konturnaher Kühlkanalgeometrien, kommt es regelmäßig zum Produktionsstillstand aufgrund von Rissen im Werkzeug. Neben einem kostenintensiven Stillstand der Anlage geht damit ein aufwendiger Instandhaltungsprozess einher.
Um die Stillstandszeiten sowie den Instandhaltungsaufwand zukünftig dezimieren zu können, wird die Verwendung einer neuen Fertigungstechnologie untersuch und beleuchtet. Hierfür wird ein Teil des Werkzeugs (auch Umformeinsatz genannt), durch Elektronenstahlschmelzen aus einem pulverförmigen Werkstoff, additiv gefertigt und dessen Einsatz unter Serienbedingungen erforscht. Dabei werden die Einhaltung der vom Kunden geforderten Qualitätsmerkmale, die Standzeit sowie die Anwendung der im Unternehmen etablierten Instandhaltungsmaßnahmen am additiv gefertigten Umformeinsatz näher untersucht. Zur Einschätzung der Wirtschaftlichkeit erfolgt ein Vergleich der konventionell und additiv gefertigten Version hinsichtlich der eben genannten Parameter.
Die Technologie des digitalen Zwillings hat ihr Potenzial zur Verbesserung der Effizienz, Sicherheit und Nachhaltigkeit eine Vielfalt von industriellen und nicht-industriellen Anwendungen unter Beweis gestellt. Dabei wird ein virtuelles Abbild eines physischen Objekts, Prozesses oder Systems erstellt, das sein Verhalten, seine Leistung und seine Umgebung in Echtzeit in der digitalen Welt genau nachbildet. Diese Technologie kombiniert fortschrittliche Sensoren, Datenanalyse und Modellierungstechniken, um einen digitalen Zwilling zu schaffen, der die Leistung seines physischen Gegenstücks überwachen, vorhersagen und optimieren kann.
In dieser Arbeit wurden drei an einer Demonstrationsmaschinen vorgestellt. Diese Maschinen sind für die Bearbeitung, die Verteilung bzw. die Trennung zuständig und formen eine Produktionslinie. Die virtuellen Modelle von den drei Maschinen wurden aus CAD-Dateien mittels Onshape und MATLAB realisiert. Die virtuellen Modelle wurden dann verwendet, um mit MATLAB SPS-Code für Siemens S7 zu generieren. Der generierte Code wurde dann mittels TIA V16 und PLCSIM getestet, um sicherzustellen, dass das virtuelle Modell die physikalischen Maschine wirklich nachbilden kann.
Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Vergleich verschiedener metallographischer Präparationsverfahren. Die allgemeine metallographische Präparation umfasst folgende Schritte: Probenentnahme, Einbetten, Schleifen, Polieren, Ätzen und Beobachtung. In der heutigen, sich schnell entwickelnden Technologie werden beim Polieren metallographischer Proben häufig automatische oder halbautomatische Geräte eingesetzt. Aber das Vibrationspolieren hingegen ist eine seltene Methode zum Polieren metallografischer Proben. Durch den sehr schonenden Materialabtrag eignet sich das Verfahren besonders für sehr weiche und duktile Werkstoffe wie Kupfer oder Kupferlegierungen, Aluminium und Aluminium-legierungen, Nickelbasiswerkstoffe sowie weichen Stahl.
Ziel dieser Arbeit ist es, metallographische Proben an verschiedenen Werkstoffen und Legierungen durchzuführen und die Vor- und Nachteile herkömmlichen mechanische Polieren mit dem Vibrationspolieren zu vergleichen, indem die unter dem Lichtmikroskop beobachteten Gefüge diskutiert und bewertet werden.
Im Rahmen der Bearbeitung des Problemfeldes wurde diese Arbeit zur Erfassung und anschließenden Auswertung mehrerer Layoutvarianten erstellt. Aus Gründen der stetig zunehmenden Variantenvielfalt liegt der Schwerpunkt im Bereich der Konfektionsstrecke, wodurch die Variantenerzeugung gegeben wird. Ihre Abgrenzung soll diese Arbeit daher in der Schnittstelle zur Logistik-Fachabteilung finden, sodass die Betrachtung der Logistikkonzepte aufgeführt, allerdings nicht vertiefend ausgeführt wird. Mit Hilfe von Dimensionierungsberechnungen im Rahmen der Fabrikplanungsschritte und der weiteren Bearbeitung mittels Softwarelösungen zur Darstellung der Layoutvarianten sollen die Layoutvarianten vergleichbar dargstellt werden. Auf Basis einer Nutzwertanalyse ist die Vorzugsvariante zu ermitteln und anschließend im Sinne der Bearbeitung eines Feinlayouts darzustellen. Aufgrund der Bearbeitung dieses Themas wurden grundlegende Vorschläge hinsichtlich des zu planenden Layouts der Firma REHAU AG + Co erstellt und zur Umsetzung bereitgestellt. In der Zielführung dieser Arbeit ist festzustellen, dass ein Linienaufbau, mit Implementierung eines Zusatzartikels, umsetzbar und wirtschaftlich zu gestalten ist. Die Handlungsempfehlung gibt Ausblick auf eine Übernahme des Systems und somit die Übertragung auf weitere Bereiche mit ähnlicher Fertigungsfolge.
Die vorliegende Arbeit stellt eine Untersuchung und den Ansatz zur Optimierung des Versandlagers mit seinen angrenzenden Prozessen dar.
Auf Basis von Literaturstudien, der Auswertung des Ist-Zustandes und der Dimensionie-rung von Lagerkonzepten werden nach dem Variantenprinzip fünf Alternativen für die Optimierung des Versandlagers erstellt.
Untersucht werden dabei die Einflüsse möglicher Höhen- und Flächenbegrenzungen in Gebäuden und der Einsatz unterschiedlicher Lagertechnik zur Erfüllung der geforderten Umschlagleistung im Versandlager.
Der Vergleich der Alternativen stellt sich über eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung dar. Eine Nutzwertanalyse mit gewichteten Parametern erlaubt es, die Ausgewogenheit des Nutzens über die betrachteten Aspekte zu beurteilen und für weitere Untersuchungen flexibel anzupassen.
Mit immer größer werdender Nachfrage nach leichten und gleichzeitig hochbelastbaren Bauteilen, steigt der Bedarf nach Faserverbundbauteilen. Zu deren Herstellung werden häufig flächige textile Halbzeuge manuell in die gewünschte Form gebracht und nachträglich mit einer Matrix (Verbindungsstoff) imprägniert. Beim Aufbau der gewünschten Geometrie entstehen oft prozessbedingte Störstellen in Form von Einschnitten. An solchen, oder spannungskritischen Stellen, ist eine lokale Verstärkung der Bauteile erforderlich. Aktuell wird ein Nähkopf entwickelt, der in Verbindung mit einem Industrieroboter und unter Verwendung von Rovings (Bündel aus Einzelfäden) die aufgebaute Geometrie vor dem Imprägnieren lokal verstärkt. Inhalt dieser Diplomarbeit ist die konstruktive Ausgestaltung eines Querschubrahmens, welcher während der Stichbildung einen prozessbedingten Stillstand, bei konstanter Bewegung des Industrieroboters, erzeugt.
Vor der konstruktiven Umsetzung des Querschubrahmens wird der Stand der Technik analysiert, eine Patentrecherche durchgeführt und die Aufgabenstellung präzisiert, sowie der Nahtbildungsprozess untersucht. Für die Lösungsfindung wird ein Konstruktionskatalog erstellt, welcher einzelne Lösungsmöglichkeiten der Teilfunktionen darlegt. Mithilfe des Kataloges und eines morphologischen Kastens wird eine Vorzugsvariante ausgewählt. Anschließend wird diese Variante, unter Beachtung der Anforderungen, auskonstruiert.
Ergebnis der Arbeit ist ein konstruktiv ausgestalteter Querschubrahmen, welcher theoretisch die Gesamtheit der Anforderungen erfüllt. Eine praktische Funktionsprüfung ist kein Bestandteil der vorliegenden Arbeit.