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Die vorliegende Diplomarbeit entstand in der Abteilung Customization der Jungheinrich AG am Standort Lüneburg im Zeitraum von Februar bis Juli 2018. Die Aufgabenstellung ergab sich aus dem Wunsch, ein eigenes Fußschutzsystem für die Jungheinrich deichselgeführten Flurförderzeuge zu konzeptionieren. Grund dafür ist die Tatsache, dass die bisher angebotenen Fußschutzsysteme fremder Hersteller zu teuer sind und sich die Jungheinrich Kunden oft nach einem solchen System sehnen. Somit werden in dieser Diplomarbeit die auf dem Markt vorhandenen Fußschutzsysteme getestet und bewertet. Anschließend werden mehrere Konzeptvarianten erarbeitet und mittels eines Wertigkeitsverfahren bewertet. Das Endergebnis wird der Firma Jungheinrich dann helfen eine Entscheidung über den zukünftigen Einsatz von Fußschutzsystemen an Flurförderzeugen zu treffen bzw. helfen eine Entscheidung zu treffen ob sich eine Eigenentwicklung lohnt.
Die vorliegende Arbeit zeigt die Entwicklung einer modular konzipierten Methode zur Fertigung eines nachträglich in eine bestehende Geometrie einer Reserveradmulde eingesetzten Bauteils. Auf Basis der möglichen Nutzung werden Anforderungen definiert, geeignete Ausführungsvarianten sowie Fertigungsverfahren betrachtet und verwendete Materialien festgelegt. Die zu erwartenden Belastungen, denen das Bauteil standhalten muss, werden Crashtestauswertungen entnommen.
Durch Verwendung von moderner Bauraumerfassung im 3D-Scanverfahren und Methoden der numerischen Simulation kann die Entwicklung bis zur Fertigung eines einsatzfähigen Prototyps vollständig ohne physische Modelle erfolgen. Mit der Simulation werden die ausgewählten Fertigungsverfahren anhand der ermittelten Belastungen untersucht und entsprechend ausgelegt.
Abschließend stehen die Prototypfertigung und der Vergleich mit den Simulationsergebnissen.
Die Arbeit befasst sich mit einem neuartigen Transfersystem auf Basis des Magnethaftförderers. Es wird im Detail ein Prototyp betrachtet, der den praktischen Funktionsnachweis eines solchen Förderers erbringen soll. Dabei ist zu beweisen, dass verschiedene Positionen mit dem gleichen Werkstückträger durchfahren werden können. Zunächst wird die Funktionsfähigkeit durch Versuche theoretisch überprüft. Als Ergebnis wird die Magnethaftkraft und die Reibkraft zwischen einem eingehausten Elektromagneten und der Förderkette ermittelt. Im Anschluss an die Untersuchungen wird mit Hilfe eines konstruktiven Entwurfs eine Möglichkeit zur Umsetzung des, im Prototyp notwendigen, Hub-Drehmoduls und 90 Grad Kippmoduls aufgezeigt. Die entscheidenden Erkenntnisse konnten aus den durchgeführten Versuchen gewonnen werden. Sie stellen die Grundlage für die Konstruktion des Prototyps und ein ggf. folgendes Serienprodukt dar.
In dieser Diplomarbeit wird die Konstruktion und Erprobung einer technischen Lö-sung für Koppelstangengelenke an der Hinterachse von Kraftfahrzeugen beschrie-ben. Diese soll eine wirtschaftliche und technische Alternative zu Gummi-Metall-Lagern sein und gleichzeitig für höhere Lastanforderungen einen Lösungsansatz darstellen. Für diese Zielstellung wird nach der Erfassung eines aktuellen Standes der Technik eine Anforderungsliste erstellt und anschließend verschiedene Lö-sungsansätze ausgearbeitet und bewertet. Die ermittelte Vorzugsvariante wird in verschiedenen Subvarianten prototypisch hergestellt und für eine prinzipielle Funk-tionsbetrachtung in ausgewählten Prüfverfahren erprobt, bewertet und mögliche Verbesserungsvorschläge angesprochen. Abschließend werden eine erste Kosten-abschätzung und ein Ausblick über weiterführende Arbeiten gegeben.
Mit der Mensch-Roboter-Kollaboration ist ein Arbeitsszenario entstanden, bei dem sich der klassische Arbeitsplatz eines industriellen Roboters zunehmend verändert. Beim kollaborierenden Roboterbetrieb arbeiten Personen ohne trennende Schutzeinrichtungen in unmittelbarer Nähe des Roboters und es kann infolgedessen zu einem physischen Kontakt kommen. Diese Diplomarbeit befasst sich mit der Konzeptionierung eines kollaborierenden Roboters, der die Montage und Demontage von Flugzeugfahrwerken deutlich vereinfachen soll. Um die Gefahren bei dieser Arbeitsaufgabe zu ermitteln und auftretende Risiken zu minimieren, erfolgt die Durchführung einer Risikoanalyse. Neben der geforderten Sicherheit, stehen die hohe Tragfähigkeit, sowie die Mobilität des Roboters im Vordergrund. Schwerpunktmäßig wird dazu durch eine Variantenbildung und eine Variantenbewertung der Fahrantrieb für diesen Roboter konzipiert. Aufgrund der fehlenden trennenden Sicherheitstechnik werden andere Maßnahmen getroffen, um diese schutzzaunlose Zusammenarbeit sicher zu gestalten. Mit der Erarbeitung des Sensorkonzeptes werden dazu geeignete Sensoren ausgewählt, die verschiedene Roboterzustände und Umgebungsfaktoren überwachen.
Untersuchungen zu servoelektrisch angetriebenen Planetenrollengewindetrieben als Nebenantriebe
(2018)
Diese Arbeit befasst sich mit der Untersuchung servoelektrisch angetriebener Planetenrollengewindetriebe
als Nebenachsen in der Pressenautomation. Dazu werden mithilfe
eines Versuchsstandes Testläufe durchgeführt, die unterschiedliche Betriebsarten simulieren.
Die dafür erforderlichen Kurvenverläufe werden mit der firmeninternen Software
VisPress generiert.
Während der Testläufe werden prozessrelevante Daten aufgezeichnet und hinsichtlich ihrer
Zusammenhänge untersucht. Dafür werden die Betriebsparameter variiert und deren Einfluss
auf die Messergebnisse untersucht. Neben der Arbeit mit der vorliegenden Konstruktion
werden überdies Optimierungsmaßnahmen am Versuchsaufbau durchgeführt.
Auf Basis der erfolgten Testreihen wird die Eignung der servoelektrisch angetriebenen
Planetenrollengewindetriebe als Nebenachse in einer Presse bewertet.
Mobilität ist für jedermann ein Grundbedürfnis. Dieser Anspruch gilt auch für Personen mit eingeschränkter Mobilität. Um dies auch für an rollstuhlgebundene Personen zu bewerkstelligen, die an einen Rollstuhl gebunden sind, werden Fahrzeuge mit speziellen Rollstuhlplätzen ausgerüstet.
Inhalt dieser Diplomarbeit ist die Erfassung relevanter Vorschriften für Rollstuhlplätze in Kraftfahrzeugen, sowie die Beschreibung der Vorgehensweise beim Erstellen des Gutachtens zum Wiedererlangen der Betriebserlaubnis für den amtlich anerkannten Sachverständigen (Leitfaden). Besonderes Augenmerk gilt den Befestigungsarten von Schienensystemen und deren Festigkeit.
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.
Jährlich entstehen deutschen Unternehmen Produktionsausfallkosten in Höhe von etwa 75 Milliarden Euro aufgrund von Arbeitsunfähigkeiten der Beschäftigten. Ein Arbeitnehmer war im Jahr 2016 durchschnittlich 17,2 Tage arbeitsunfähig. Als Hauptursachen hierfür lassen sich Erkrankungen des Muskel-Skelett-Systems, psychische Störungen und Verletzungen aufgrund ungenügend gestalteter Arbeitsbedingungen identifizieren.
Zielstellung der vorliegenden Arbeit ist es, mögliche Gefährdungsrisiken für Beschäftigte und Arbeitsumgebung an einer neu implementierten Produktionslinie zu ermitteln sowie das daraus resultierende Gefährdungspotential zu minimieren. Hierfür wurde eine Gefährdungsbeurteilung durchgeführt, im Rahmen derer gefahrbringende Bedingungen im betrachteten Bereich systematisch ermittelt und bewertet wurden. Im Anschluss daran erfolgte eine Ableitung gefährdungsmindernder Schutzmaßnahmen.
Um die Gefährdungen strukturiert ermitteln und erfassen zu können, wurde eine Checkliste angefertigt. Die Entwicklung eines weiteren Beurteilungsbogens ermöglichte die übersichtliche Durchführung und Dokumentation einer Risikobeurteilung der jeweiligen Gefährdung, das Festlegen von Schutzmaßnahmen und für deren Umsetzung verantwortliche Personen sowie eine anschließende Kontrolle der Wirksamkeit.
Als Ergebnis konnten 30 Gefährdungen im betrachteten Arbeitsbereich ermittelt und bewertet sowie wirksame Schutzmaßnahmen zur Minderung beziehungsweise Beseitigung dieser festgelegt werden. Das Schaffen eines sicheren und gesundheitsförderlichen Arbeitsumfeldes für die Beschäftigten der Produktionslinie wurde so grundlegend ermöglicht.
Der aktuelle Trend im Automobilbau geht zu Hybrid- und rein elektrisch angetriebenen Fahrzeugen. Diese benötigen als Energiequelle oder Zwischenspeicher Akkumulatoren in Form von Batteriepacks. Ein Batteriepack setzt sich aus mehreren Batteriemodulen zusammen. Die Batteriemodule wiederum bestehen aus einzelnen miteinander verschal-teten Zellen. An den Zellen befinden sich dazu spezielle Ableiterkontakte, welche bei geringem Wärmeeintrag effizient und präzise mittels Laserschweißen gefügt werden.
Oft werden erst nach dem Schweißprozess präventiv vermeidbare Mängel der Schweiß-verbindung erkannt. Um Ausschuss und damit Verschwendung im Sinne eines kontinu-ierlichen Verbesserungsprozesses (KVP) zu minimieren, sollen schon vor der Ver-schweißung entstehende Fehler detektierbar sein.
Dabei wurden in der vorliegenden Diplomarbeit Einflussparameter, die vor dem Schweißprozess auftreten können, wie die Defokussierung des Laserstrahles, das Spaltmaß, die Temperatur, sowie die Oberflächenrauheit der Grundwerkstoffe und die Oberflächenverschmutzung am Werkstück anhand von Überlappschweißverbindungen untersucht. Im Anschluss wurden Sensoren zu deren Detektion ausgewählt und in Prin-zipversuchen ihre Eignung validiert. Auf Basis der gewonnenen Erkenntnisse ist es möglich präventive Erkennungssystemlösungen zu entwickeln.
Sensitivitätsanalyse eines numerischen Vorauslegungstools für die aerostatische radiale Luftlagerung
(2018)
In der vorliegenden Diplomarbeit wird eine Sensitivitätsanalyse an einem numerischen Vorauslegungstool zur Berechnung von aerostatischen Luftlagern durchgeführt. Derzeit werden zur Aufladung hochdrehende Radialverdichter bei Brennstoffzellenaggregate eingesetzt. Diese Radialverdichter benötigen dafür besonders leistungsfähige Lager, die reibungsfrei arbeiten. Aerostatische Radiallager sind eine Möglichkeit, die Lagerung hochdrehender Radialverdichter zu realisieren.
Das im Rahmen dieser Arbeit entwickelte Vorauslegungstool verwendet für die Berechnung von aerostatischen Radiallagern die Reynoldsgleichung und die Finite-Differenzen-Methode zur Lösungsfindung. Für die Sensitivitätsanalyse wird eine Automatik erstellt, die das Simulationstool ausführt und die Ergebnisse verwaltet. Bei der Analyse werden die wichtigsten Parameter Druck, Temperatur, Düsendurchmesser und Luftspalt miteinander verglichen und bewertet. Zusätzlich werden dynamische Einflüsse durch Unwucht und Schwingungen betrachtet. Auch die Funktionalität des Simulationstool im Hinblick auf die Programmierung wird untersucht.
Erstellung eines TPM-Konzeptes als Teil der Lean-Strategie in einem mittelständischen Unternehmen
(2018)
Inhalt dieser Diplomarbeit ist die Erstellung eines unternehmensspezifischen Total
Productive Management (TPM)-Konzeptes im Rahmen der Lean-Strategie eines
mittelständischen Zulieferunternehmens der Luft- und Raumfahrtindustrie. Das Vorgehen der Erstellung des Konzeptes beruht auf dem gegenwärtigen Stand der Technik, daher geht der Konzeptentwicklung die Durchführung einer Machbarkeitsstudie voraus. Dabei wird der derzeitige Zustand des bestehenden Instandhaltungssystems und der Betriebsanlagen durch die Aufnahme TPM-spezifischer Kennzahlen analysiert. Ebenfalls wird die aktuelle Unternehmenskultur im Hinblick auf eine TPM-Einführung untersucht. Anschließend folgt die Ausarbeitung eines unternehmensspezifischen TPM-Konzepts. Das entworfene Konzept beinhaltet die Festlegung von charakteristischen, an das Unternehmen angepassten Methoden und Maßnahmen, die Ausarbeitung einer TPM-Organisationsstruktur sowie einer TPM-Roadmap. Abschließend wird der Nutzen des entwickelten Konzeptes abgeschätzt und erste, ausgewählte Maßnahmen der TPM-Pilotphase begleitet und umgesetzt.