Automobil- und Maschinenbau
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Diese Diplomarbeit befasst sich mit dem Einfluss der Schneidenanzahl in Wendeschneidplatten-Fräswerkzeugen auf die Fertigungskosten, den Werkzeugverschleiß, die Bearbeitungskräfte und die Werkstückoberfläche.
Hierzu erfolgte eine umfangreiche Recherche zum Stand der Technik und eine Iststand-Analyse, bezogen auf Wendeschneidplatten-Fräswerkzeuge der Firma Ceratizit.
Nach einer Defizitanalyse wurden technologische Untersuchungen beim Fräsen eines Stahlwerkstoffes mit unterschiedlichen Werkzeugschneidenzahlen in Wendeschneidplatten-Fräswerkzeugen durchgeführt. Dabei erfolgte die Ermittlung des Standvermögens, der Bearbeitungskräfte und der Oberflächenrauheit. Die Ergebnisse wurden umfassend analysiert und eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung auf Basis der Fertigungskosten durchgeführt. Die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung auf Grundlage der berechneten Fertigungskosten zeigt eine einheitliche Tendenz, bezogen auf die Werkzeugschneidenzahl. Aus den Erkenntnissen wurden Empfehlungen für einen wirtschaftlichen Werkzeugeinsatz erarbeitet.
Der Inhalt dieser Ausarbeitung setzt sich mit der Erstellung von Konzepten zur Optimierung der internen Logistik mittelständiger Unternehmen auseinander. Der Fokus liegt im vorliegenden Projekt auf der logistischen Hardware und der Layoutgestaltung. Das Ziel ist, Übersicht, Flexibilität und Effizient zu steigern.
Die vorliegende Diplomarbeit beschäftigt sich mit dem Fügeprozess von Stahlanbauteilen im Karosseriebau der Volkswagen Sachsen GmbH. Im Wesentlichen soll ein alternatives Falzfixierungsverfahren für die Großserie erprobt werden. Dazu werden zunächst die Prozesse bei der Herstellung des Zusammenbauteils inklusive des Klebens und Falzens be-leuchtet. Untersucht werden ebenfalls die bisher angewandten Verfahren der Falzfixierung sowie sich aufzeigende Patente. In einer Gegenüberstellung werden die Vor- und Nachteile sowie die Umsetzbarkeit im Serienprozess erläutert und die Auswahl eines Verfahrens zur Erprobung getroffen.
Im Anschluss an theoretische Vorbetrachtungen und Untersuchungen erfolgt die Erprobung des ausgewählten Falzfixierungsverfahrens zunächst am Probekörper zur Ermittlung der Haltekräfte und Falzausformung in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern. Anschließend werden die optimalen Parameter auf das Serienbauteil übertragen und die Verdrehung der Bauteile zwischen Rohbau und Lack ermittelt. Des Weiteren sind optische Einflüsse auf den Falz und der damit verbundenen Anmutung der Fuge zu betrachten.
Zusammenfassend werden im letzten Schritt die Ergebnisse dargelegt sowie die Chancen und Risiken für den Serienprozess erläutert. Für das erprobte Konzept wird weiterhin ein Ausblick für die technologische Umsetzung beschrieben.
In vielen technischen Bereichen der heutigen Wirtschaft spielt die Zuführtechnik eine große Rolle. Durch das automatische Zuführen von Bauteilen, für Montage- oder Fertigungsstraßen, ist eine kontinuierliche Fertigstellung von Bauteilen oder Baugruppen möglich. Was zuvor mehrere Personen, unter eventuell schwierigen Umständen, erledigten mussten, erledigt nun ein oder mehrere Zuführsysteme. Die Zuführtechnik umfasst Systeme und Vorrichtungen zur Bevorratung, Ordnung, Förderung, Vereinzelung und Zuteilung von Werkstücken. Dabei wird in ungeordnetes und geordnetes Zuführen unterschieden.
Insbesondere befasst sich die vorliegende Diplomarbeit mit der Entwicklung eines Stufenhubförderers für kleine Werkstücke. Beginnend von der Konzeption bis zur fertigen Konstruktion wurden alle auslegungsrelevanten Berechnungen durchgeführt sowie dokumentiert. Die erstellten Zeichnungen und Stücklisten Verdeutlichung den Aufbau des Stufenhubförderers.
Untersuchung der Verschleißmechanismen von PVD-Beschichtungen bei der Bearbeitung von Gusseisen
(2019)
In dieser Diplomarbeit wird der Einfluss von unterschiedlichen Beschichtungsparametern, beim PVD-Beschichten von Wendeschneidplatten, untersucht. Hierfür werden zuerst in ei-ner theoretischen Vorbetrachtung die Schichteigenschaften und deren mögliche Beeinflus-sung erläutert. Der Schwerpunkt liegt hierbei auf im Lichtbogenverfahren abgeschiedenen TiAlN-Beschichtungen. Ebensolche Beschichtungen wurden für die praktische Untersu-chung, unter der Variation von verschiedenen Magnetfeldern, sogenannten C- und A-Rin-gen sowie dem Spulenstrom, auf die Wendeschneidplatten abgeschieden. Die daraus re-sultierenden Beschichtungsvarianten sind in Zerspanungsuntersuchungen beim Drehen und Fräsen auf ihr Verschleißverhalten getestet worden. Dabei wird im Rahmen dieser Ar-beit insbesondere die VBHS für Vergleiche der zu untersuchenden Beschichtungsparameter ausgewertet. Außerdem wurden in weiteren Untersuchungen ausgewählte Eigenschaften der Beschichtung, wie zum Beispiel die Härte und Schichtdicke, ermittelt. Das unterschied-liche Verschleißverhalten der Beschichtungen wird abschließend, unter Berücksichtigung der Schichteigenschaften, ausgewertet. Aus diesen Ergebnissen werden Empfehlungen für bevorzugte Beschichtungsparameter und weiter durchzuführende Untersuchungen gege-ben.
Die für den Grid Test benötigten FP-Adapter sind mit Teststiften ausgestattet, die händisch gesteckt werden. Zur angestrebten 25%igen Zeitersparnis ist es zweckmäßig für VZ-0.4 und VZ-0.25 das Adapterladesystem zu benutzen, an dem Anpassungen vorgenommen werden. Der Bohrungsdurchmesser der Selektionsplatte wird auf Ø1,7mm vergrößert. Die Aufnahme der Selektionsplatte wird zur Vierpunktaufnahme ohne seitliche Klemmung umgebaut. Das ALS wird auf einen vibrierenden Unterbau aufgesetzt, der das Schlagen gegen den Griff beim Bestücken ersetzt und einen gleichmäßigen Impuls erzeugt. Bei VZ-0.25 Teststiften wird ab 4mm Auslenkung eine 95%-Platte in den Adapter eingebaut, die auch in Bestandsadaptern eingebaut werden kann. Sie wird zwischen die 95%- und 100%-Platte gelegt. Mit den Anpassungen werden Versuchsreihen durchgeführt, die belegen, dass der VZ-0.4 Teststift uneingeschränkt verwendet werden kann. Für VZ-0.25 Teststifte wird eine maximale Auslenkung von 9mm ermittelt. Mit Hilfe der 95%-Platte kann eine Bestückungsquote von >80% erreicht werden. Unter Verwendung aller Optimierungen wird eine Datenbasis erstellt, deren Auswertung ein Einsparpotential von 77,9% beim Bestücken und 7,37% beim Entstücken ergibt. Auf ein definiertes Portfolio angewandt, ergibt sich eine Zeitersparnis von 43,5%.
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.
Automobilzulieferer, deren Kernkompetenz die Herstellung von Karosseriebaugruppen ist, unterliegen einen hohen Investitionsdruck. Durch die Anforderung von Kunden produkt- noch volumenähnliche fahrzeugspezifische Baugruppen herzustellen sind meist spezifische Fertigungsanlagen einzusetzen. Dieses Spannungsfeld zwischen Produktivität, Effizienz und Flexibilität gibt es bei jedem Produktionsauftrag zu lösen. Meleghy International hat als Unternehmen das Ziel, dass stets das Flexibilitätspotential größer als der Flexibilitätsbedarf ist, um somit die Leistungsflexibilität zu maximieren. Um dieses Ziel in der Produktion zu verwirklichen, arbeitet Meleghy International mit selbstdefinierten Standardfügezellen. Die Flexibilität der Standard-Punktschweißzelle von Meleghy International wird jedoch durch gewisse Ursachen begrenzt. Um zukünftig eine maximale Flexibilität in der Produktion zu realisieren und die Investitionen in produktspezifischen Fügeanlagen zu minimieren, ist es notwendig Flexibilitätshemmer und somit Einschränkungen zu identifizieren. Dabei werden mehrere Produkte sowohl von der produkttechnischen Seite als auch von der arbeitsorganisatorischen Seite aus betrachtet. Durch diese beiden Blickwinkel werden Einschränkungen, Hemmer und Grenzen der Standardfügezelle von Meleghy International aufgezeigt. Nachfolgend werden Optimierungspotentiale, welche als Ziel haben, die Leistungsflexibilität zu steigern, für die Standard-Punktschweißzelle von Meleghy International vorgestellt und diskutiert. Schlussendlich wird eine Handlungsempfehlung für die Optimierung der Standard-Punktschweißzelle abgegeben.
Die vorliegende Diplomarbeit wurde in Kooperation mit der SENEC GmbH mit Sitz in Leipzig angefertigt und befasst sich mit der Konzeptionierung eines Produktentwicklungsprozesses. Dabei wurde das Augenmerk auf die Orientierung an verschiedenen aus der Automobilindustrie bekannten Produktentwicklungsprozessen gelegt. Zunaechst wurden bereits bestehende Produktentwicklungsprozesse analysiert und auf ihre Eignung hin untersucht. Mittels durchgefuehrter Experteninterviews mit 16 Mitarbeitern aus unterschiedlichen am Produktentwicklungsprozess beteiligten Abteilungen wurden Anforderungen ermittelt sowie Schwachstellen in der Produktentwicklung aufgedeckt. Nachfolgend wurde der Produktentwicklungsprozess konzipiert. Durch Kombination des Wasserfall- und Stage-Gate-Modells sowie der Einfuehrung von Musterphasen, wurde der zukuenftige Produktentwicklungsprozess modelliert. Durch Zuordnung der Teilprozesse zu Musterphasen wurde deren zeitliche Abfolge festgelegt sowie Abhaengigkeiten mit anderen Prozessen aufgezeigt. Fuer die Teilprozesse wurden Hauptprozesseigner festgelegt sowie Abteilungen, deren Mitwirkung benoetigt wird. Dies wird im Produktentwicklungsprozess durch eine Matrix dargestellt.
Abfall fällt in vielen ländlichen Bereichen oder Entwicklungsländern an und wird dort in der Regel achtlos weggeworfen. Besonders problematisch ist die Situation im asiatischen Raum. Die vorliegende Arbeit befasst sich in diesem Zusammenhang mit der Konzeptentwicklung eines mobilen Sortiersystems für trockene Abfälle, welches im späteren Betrieb in Länder der Dritten Welt eingesetzt werden soll. Dazu wurden im ersten Schritt der Arbeit Recherchen zur Abfallzusammensetzung durchgeführt. Auf den Recherchen aufbauend wurde ein Abfallszenarium entwickelt und anhand dessen ein Sortierverfahren entwickelt. Da die Kunststoffabfälle in einem anschließenden Thermolyseverfahren verölt werden sollen, lag bei der Erarbeitung des Sortierverfahrens das Hauptaugenmerk auf der Kunststoffgewinnung aus dem Abfallgemisch. Basierend auf dem Abfallszenarium und des Sortierverfahrens wurden mehrere Sortiereinheiten entwickelt, welche sich an den Leitmotiven der Flexibilität und Mobilität orientieren. Da auf dem Gebiet noch keine vergleichbaren Sortiereinheiten existieren, wurden während der Bearbeitung verschiedene Anlagenkomponenten ausgewählt und Bauraumkonzepte erarbeitet. Durch Variantenvergleiche wurden Vorzugsvarianten für die Sortiereinheiten aufgestellt und anschließend in detaillierfähigen Entwürfen umgesetzt.
Die vorliegende Diplomarbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung eines unternehmensweiten Standards zur Berechnung und Optimierung der Gesamtanlageneffektivität. Nach anfänglichen Betrachtungen der grundlegenden Verluste in einer Produktion und der prinzipiellen Zusammensetzung der Gesamtanlageneffektivität, werden Ziele von OEE Betrachtungen und prinzipielle Methoden zur Prozessoptimierung dargestellt. Die aktuellen Gegebenheiten im Unternehmensstandort Oelsnitz hinsichtlich der Datensammlung und deren Auswertung werden betrachtet und analysiert, um eine Übersicht des aktuellen Standes zu erlangen. Im Anschluss an diese Analyse, wird ein Standard zur Berechnung der Gesamt-anlageneffektivität, unter Berücksichtigung der einzelnen Einflussfaktoren, hergeleitet. Im weiteren Verlauf, wird dieser neu entwickelte Standard an einem Prozessbeispiel, welches zunächst analysiert wird, angewendet und im Anschluss sowohl mit aktuellem als auch mit neuem Berechnungsmodell betrachtet. Die jeweiligen Berechnungsergebnisse werden verglichen und es werden Möglichkeiten zur Datenerfassung aufgezeigt. Es folgt eine Analyse zur Auswertung und Erkennung von Optimierungspotentialen. Bei dieser Auswertung, werden die Berechnungsmodelle hinsichtlich der Erkennung von dementsprechenden Potentialen am Prozessbeispiel untersucht und Lösungsansätze zur Verbesserung der Gesamtanlageneffektivität hergeleitet. Anhand der daraus folgenden Ergebnisse, wird ein allgemeiner Maßnahmenkatalog zur Optimierung der Gesamtanlageneffektivität erstellt und anschließend über OEE-Zielvorgaben diskutiert.
Metallpulverspritzgussteile sind gratbelastet und werden zur Qualitätssicherung noch im Grünzustand entgratet. Dies geschieht durch ein CO2-Schneestrahlverfahren bei sehr tiefen Temperaturen. In der Folge frieren die Grünteile in ihrer Aufnahme fest und lassen sich nicht sicher innerhalb der geforderten Taktzeit entnehmen. Zur Minimierung der Produktionsausfallzeit und Taktzeitsicherung wird das Vereisen untersucht und ein Prozess zur Enteisung innerhalb der Taktzeit entwickelt. Da die Grünteile eine geringe mechanische Festigkeit und einen niedrigen Schmelzpunkt besitzen, ist die Prozesssicherheit gegen Überhitzen der Grünteile entscheidend. Für eine qualifizierte Betrachtung werden eingangs der Metallpulverspritzgussprozess, das Schneestrahlentgratverfahren sowie wichtige Grundlagen der Eisbildung beleuchtet. Im Anschluss werden Grundlagen der Infrarottechnik und Induktionserwärmung ausgearbeitet. Eine Analyse des Ist-Standes der Fertigung identifiziert Einflussparameter und stellt weitere Randbedingungen heraus. Darauf folgt die methodische Suche nach Lösungsansätzen sowie eine Vorauswahl geeigneter Verfahren. Diese werden detaillierter betrachtet und ausführlich technisch-wirtschaftlich bewertet. Mit dem ermittelten Verfahren der induktiven Erwärmung wird eine Versuchsreihe zur Gewährleistung der Funktionsfähigkeit in der Serienfertigung durchgeführt. Im letzten Schritt werden ein konstruktives Konzept entwickelt, sowie ausgewählte Maschinendokumente erstellt. Das Ergebnis der Arbeit ist eine universell integrierbare, technische Einrichtung zur schnellen, reproduzierbaren und überwachten Enteisung von Metallpulverspritzgussgrünteilen.
Im Rahmen der vorliegenden Diplomarbeit wurde ein Komponentenprüfstand für
Konuskupplungen entwickelt. Da die stetig steigenden Emissionsanforderungen an
Nutzfahrzeugen die Optimierung der Nebenaggregate dieser Fahrzeuge erfordert, wurde zur Entkopplung der Hubkolbenkompressoren vom Antriebsaggregat am Fahrzeug die Voith-Konuskupplung entwickelt. Da sich diese Komponente noch in der Entwicklung befindet, sind zur Optimierung eine Reihe von Prüfstandsversuchen notwendig. Die Konstruktion es Prüfstand ermöglicht Verschleißversuche an mehreren Kupplungen gleichzeitig, um die Lebensdauer und das Verschleißverhalten der Kupplungs-komponenten zu prüfen. Ein weiterer Bestandteil des Prüfstandes ist die Drehmoment-messung, bei der die Kupplung abtriebsseitig durch ein Gegenmoment einer Brems-maschine beansprucht wird. Diese Untersuchungen zeigt das übertragbare Drehmoment und Temperaturverhalten der Kupplung auf. Die Erkenntnisse der Versuche dienen zur Optimierung der Kupplung in der Entwicklung. Durch die Überlastversuche sollen Schwachstellen an der Kupplung ermittelt und beseitigt werden. Im Anschluss an die Entwicklungsarbeiten kann damit die Serieneignung der Kupplung in der Verschleiß- und Drehmomentuntersuchung nachgewiesen werden.
Ziel der Untersuchung ist es, das Prozessfenster aus Eingangstemperatur und Lagerzeit zu ermitteln, welches eine bestmögliche Bearbeitung der Fertigteile gewährleistet. Dafür wurden die Fertigteile metallografisch charakterisiert und anhand zweier gezielt ausgewählter Versuchsreihen die Zerspanbarkeit sowie Maßhaltigkeit bei variierenden Versuchsparametern untersucht. Aus diesen Erkenntnissen konnte ein optimales Prozessfenster für die spanende Fertigung in Abhängigkeit der Eingangstemperatur und Lagerzeit ermittelt werden. Mit diesen gewonnen Ergebnissen erhofft sich der Autor eine Optimierung des Herstellungsprozesses bei Reduktion des Bearbeitungsausschusses.
Entwicklung eines innovativen Trägerkonzeptes von Mittelkonsolen für den Einsatz in der E-Mobilität
(2019)
Das Automobil existiert schon seit mehr als einem Jahrhundert. Währenddessen hat sich die Antriebstechnologie des Verbrennungsmotors stetig weiterentwickelt. Motoren wurden effizienter und leistungsstärker. Mit der steigenden Bedeutung eines Automobils im Alltag der Menschen wuchs einerseits die Zahl, aber andererseits auch die Produktion von Schadstoffen. Die Auswirkungen der Emissionen veranlassen die Automobilhersteller, umweltschonendere Antriebstechnologien zu etablieren. Sie greifen auf einen der ersten Antriebe in einem Automobil zurück. Elektromotoren treten vermehrt in den Markt ein. Wie schon bei den ersten Automobilen ist die Reichweite im Vergleich zu konventionellen Verbrennern geringer. Um allgemein den Kraftstoff- oder Energieverbrauch von Fahrzeugen zu minimieren, entwickelten Ingenieure seit jeher Fertigungs-, Werkstoff- und Verarbeitungstechnologien, die das Gewicht von Bauteilen reduzieren. Der Leichtbau hat daher einen großen Stellenwert in der Automobilindustrie gewonnen. Mit der Umsetzung von interdisziplinären Maßnahmen kann bei Bauteilen mit vergleichbarer Belastbarkeit ein hohes Maß an Gewicht eingespart werden. Bei der Weiterentwicklung von Bauteilen oder Baugruppen muss jedoch untersucht werden, ob der Leichtbau in diesem Umfang zu realisieren ist. Die vorliegende Arbeit umfasst die Entwicklung eines Trägerelementes, welches auf der Grundlage einer vorhandenen Mittelkonsole aufbaut und auf den Aspekten des Leichtbaus fußt. Das Ziel ist es, den Energieverbrauch eines Elektroautomobils zu senken.