Bücher aus dem Jahr 2012

Dieses Fachwörterbuch liefert eine sichere Basis für die Interpretation und Übersetzung metrologischer Fachbegriffe. Es basiert auf der dritten Ausgabe des Internationalen Wörterbuchs der Metrologie - Grundlegende und allgemeine Begriffe und zugeordnete Benennungen (VIM). Die in verschiedenen Ansätzen zur Beschreibung von Messungen benutzten Begriffe werden zusammen aufgezeigt. Anwender finden schnell und zuverlässig alle wichtigen Begriffe und Definitionen der Metrologie in deutscher und englischer Sprache. (Quelle: Deutsche Nationalbibliothek)

Dieses Werk enthält eine Kurzfassung der ISO-Normen mit häufig benötigten Grenzabmaßen der gebräuchlichsten Toleranzlagen. Ein Daumenregister zum schnellen Auffinden der Zahlenwerte ist besonders für den werkstattnahen Gebrauch zweckmäßig. Inhaltlich erfolgte eine Anpassung an die neuen Normen DIN EN ISO 286-1 und -2 (Ausgabe 2010-11). (Quelle: Beuth Verlag / DIN)

"Wenn wir die Teile selbst herstellen, passen sie; lassen wir sie nach denselben Zeichnungen auswärts fertigen, passen sie nicht." Kennen Sie das? Eine technische Zeichnung muss ein Werkstück vollständig und eindeutig beschreiben. Die meisten Zeichnungen in der Praxis tun das jedoch wegen fehlender oder unzureichender Form- und Lagetolerierung nicht. Dieses Lehr- und Handbuch erläutert die Form-, Lage- und Maßtolerierung in systematischer und anschaulicher Weise. Wesentlich sind - die Bildung von Bezugssystemen, auf denen die Tolerierung aufbaut, - die Verknüpfung von Toleranzen in Maßketten und durch die Maximum-Material-Bedingung sowie - der Zusammenhang mit dem Qualitätswesen. Das Buch unterstützt den Umgang mit Toleranzen durch 193 Leitregeln sowie viele Praxisbeispiele. Es kann als Lehrbuch, aber auch als Nachschlagewerk verwendet werden und ist hervorragend zum Selbststudium geeignet. (Quelle: Deutsche Nationalbibliothek)

Seit vergleichsweise kurzer Zeit wird die Röntgen-Computertomographie in der Koordinatenmesstechnik eingesetzt. Sie ermöglicht die vollständige Erfassung des Messobjekts in einem Volumendatensatz mit sehr hoher Punktedichte und guter Genauigkeit. Neben der Messung von Merkmalen auf der Oberfläche des Bauteils sind auch Auswertung an konventionell nicht zugänglichen Stellen und im Innern des Bauteils möglich. Zum Vergleich der Leistungsfähigkeit von Koordinatenmessgeräten mit CT-Sensor anhand standardisierter Messungen wurden Kenngrößen definiert. Diese orientieren sich an den Spezifikationen taktiler oder optischer Messgeräte. Diese Kenngrößen ermöglichen jedoch keinen Rückschluss auf die mögliche Leistungsfähigkeit bei realen Messaufgaben, da insbesondere Werkstückeinflüsse größtmöglich verringert werden. Nur die Bestimmung und Angabe der aufgabenspezifischen Messunsicherheit berücksichtigt die vollständige Messprozesskette. Die Angabe der Messunsicherheit bildet die Grundlage für den Vergleich und die Beurteilung der Qualität von Messergebnissen, sowie der Sicherung der Rückführung der Ergebnisse. Aufgrund der Komplexität des Messprozesses mit zahlreichen Einflussgrößen und nichtlinearen Algorithmen kann die Bestimmung der Messunsicherheit für die Computertomographie nur auf Basis von Wiederholmessungen oder Messprozesssimulationen erfolgen. Das experimentelle Vorgehen kann grundsätzlich auf jedes geometrische Merkmal angewendet werden, bedingt jedoch aufgrund der zahlreichen Wiederholmessungen einen hohen Zeitaufwand. Zusätzlich ist immer ein kalibriertes Werkstück erforderlich, um die systematischen Messabweichungen erfassen zu können. Dies hat zur Folge, dass bei Messungen von konventionell nicht zugänglichen Merkmalen das Mess­objekt für die Kalibrierung zerlegt werden muss. Neben dem zusätzlichen Aufwand für das Zerlegen muss auch der Einfluss auf die Messungen, z.B. durch zusätzliche Grenzflächen oder Verzug durch frei werdende innere Spannungen, bestimmt und berücksichtigt werden. Konventionelle Simulationen des CT-Messprozesses basieren auf einer Durchstrahlungssimulation, d.h. der Berechnung der Durchstrahlungsbilder (Projektionen). Dies ist immer mit einem hohen Zeitaufwand verbunden, wenn der Durchstrahlungsvorgang detailliert modelliert wird. Für die simulationsgestützte Bestimmung der Messunsicherheit müssen zahlreiche Wiederholmessungen im Rechner erfolgen, bei denen die betrachte Vielzahl relevanter Einflüssen variiert werden muss. Eine solche Simulation ist in der Regel wesentlich zeitaufwändiger als das experimentelle Vorgehen. Zudem erfordert sie zahlreiche Voruntersuchungen, um die relevanten Einflüsse zu bestimmen und einzuschätzen. Diese Arbeit zeigt, wie mithilfe der summarischen Betrachtung der Streuung der Einzelpunkte die Messunsicherheit bestimmt werden kann, vgl. Abschnitte 4.1 und 4.2. Dazu wird das Mess­objekt zunächst vollständig tomographiert. Die so erfasste Punktewolke wird mit einem Messprogramm ausgewertet, d.h. die Punktewolke wird segmentiert und Ausgleichselemente werden in die Teilpunktemengen eingepasst, so dass geometrische Merkmale bestimmt werden können. Zur simulationsgestützten Bestimmung der Messunsicherheit werden mithilfe eines Modells der Einzelpunktstreuung Wiederholmessungen simuliert und weitere, virtuelle Punktewolken berechnet. Dabei wird die tomographierte Punktewolke als Ganzes betrachtet, d.h. im Gegensatz zum „Virtuellen Koordinatenmessgerät“ wird nicht Punkt für Punkt für jedes geometrische Merkmal des Werkstücks einzeln simuliert. Es wird stets eine vollständige Punktewolke durch die Simulation berechnet. Die Auswertung der virtuellen Messdaten erfolgt mit demselben Messprogramm, das auch für die real tomographierten Daten genutzt wird. Dadurch erhält man für jedes Merkmal mehrere Messwerte, die statistisch über Maximum-Likelihood-Schätzung sowie der Berechnung von Mittelwert und Standardabweichung ausgewertet und zur Bestimmung der aufgabenspezifischen Messunsicherheit genutzt werden. Da stets die gesamte Punktewolke simuliert wird, können alle Auswertemöglichkeiten der Software genutzt werden, es gibt keine Einschränkung hinsichtlich der untersuchbaren Merkmale. Für die Simulation können verschiedene Abweichungsmodelle genutzt werden, vgl. Abschnitt 4.5: Zum einen können die Eingangsdaten aus Vorwissen gewonnen werden oder sie werden durch Messungen bestimmt. Dabei ist es möglich die Ortsabhängigkeit der Einzelpunktstreuung zu berücksichtigen, vgl. Abschnitt 4.9. Anhand von Plausibilitätstests, analytischen Rechnungen und Vergleichen zwischen experimentell bestimmten und auf Basis der Simulation berechneten Messunsicherheiten wird gezeigt, dass dieser Ansatz die Bestimmung mit dem experimentellen Vorgehen nach VDI 2617 Blatt 8 metrologisch verträglicher Messunsicherheiten ermöglicht, vgl. Kapitel 5, insbesondere Abschnitte 5.5 und 5.6. Die Bestimmung der Messunsicherheit ermöglicht nicht nur einen sinnvollen Vergleich von Messergebnisse und die Sicherstellung der Rückführung dieser Ergebnisse, sondern auch die quantitative Beurteilung von Korrekturverfahren zur Verbesserung des CT-Messprozesses. In Kapitel 6 werden verschiedene Verfahren zur Genauigkeitsverbesserung vorgestellt, die mithilfe der Simulation hinsichtlich der erzielbaren Verringerung der Messunsicherheit erstmalig bewertet werden können. Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass im Rahmen der Arbeit erstmals eine sinnvoll nutzbare Methode geschaffen wurde, die es ermöglicht, die aufgabenspezifische Messunsicherheit für Messungen mit Röntgen-Computer­tomographie zu bestimmen. Durch die summarische Berücksichtigung aller auftretenden Einflüsse auf die Einzelpunktstreuung ist es nicht mehr notwendig einzelne Einflüsse zu identifizieren und zu quantifizieren. Mithilfe der simulationsgestützten Berechnung der Messunsicherheit wird eine neue, vereinfachte, industriell sinnvoll anwendbare Grundlage für die Rückführung von Messergebnissen mit Röntgen-Computer­tomographie gebildet. (Quelle: Deutsche Nationalbibliothek)

Der ISO/IEC "Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement" (GUM) definiert eine international einheitliche Vorgehensweise beim Ermitteln und Angeben von Messunsicherheiten, um Messergebnisse weltweit vergleichbar zu machen. Bedeutung hat der GUM vor allem beim Kalibrieren. Bei Kalibrierscheinen von akkreditierten Kalibrierlaboratorien, z. B. im Deutschen Kalibrierdienst, ist der GUM die verbindliche Grundlage zur Ermittlung der Messunsicherheit. Der neue Beuth Praxis-Band macht die Grundlagen der Berechnung von Messunsicherheit verständlich und liefert zugleich eine Anleitung für deren schrittweise Bestimmung. Praxisbeispiele zu verschiedenen Messungen runden die Darstellung ab. (Quelle: Deutsche Nationalbibliothek)

Die Ausbildung in produktionstechnisch orientierten Fachgebieten stellt besondere Anforderungen an den Unterricht. Die Integration von Unterrichtseinheiten, in denen Erfahrungswissen erarbeitet werden kann, hat darin einen sehr hohen Stellenwert. Dies erfordert die Integration von praktischen Arbeiten in die Ausbildung in möglichst realitätsnaher Umgebung. Dazu sind dazu häufig komplexe, teure Infrastruktur und qualifiziertes Personal zu dessen Betreuung erforderlich. Diese steht vielfach nur an ausgewählten Kompetenzzentren zur Verfügung und kann so nicht ohne weiteres von jedem Bildungsanbieter in Unterrichtseinheiten eingebunden werden. Unter Nutzung von Alternativen wie z.B. der Durchführung von Praktika an simulierten Geräten oder der Durchführung von Praktika mit Partnerinstitutionen, bei denen die Studierenden zu den Geräten gebracht werden, ergeben sich Defizite in didaktischer, technischer oder wirtschaftlicher Hinsicht. Besonders groß sind diese, wenn komplexe, moderne Geräte für die Durchführung von Praktika eingesetzt werden sollen. In der Arbeit wurde eine Methodik zur Entwicklung von Unterrichtseinheiten mit Fernpraktika unter Berücksichtigung technischer und didaktischer Aspekte entwickelt. Neben der Entwicklungsmethodik wird deren exemplarische Umsetzung am Beispiel der Koordinatenmesstechnik für den Einsatz an einer Hochschule beschrieben. Dabei wird auf die Konzeption, Detaillierung, Realisierung und Evaluierung eingegangen. Unter Verwendung einer neuen Kombination moderner Technologien, konnte ein geschlossenes, komplexes Gerät aus dem Bereich der optischen Koordinatenmesstechnik Studierenden für die Nutzung in Fernpraktika über das Internet zugänglich gemacht werden. Es werden die Erfahrungen mit der Entwicklungsmethodik sowie der Nutzung der Realisierung im Unterrichtsbetrieb einer Hochschule im Vergleich zu konventionellen Unterrichtsformen beschrieben. Dabei werden fachliche, methodisch-didaktische, kommunikative sowie wirtschaftliche Aspekte beleuchtet. Die Evaluationsergebnisse der praktischen Umsetzung sind vielversprechend. Sie zeigen, dass die neue Möglichkeit, komplexe Geräte über das Internet für Unterrichtszwecke zu nutzen, eine günstige Ergänzung für den Unterricht darstellt. Die beschriebene Methode und viele Erfahrungen aus deren Anwendung sind übertragbar auf andere Gebiete. Dies eröffnet die Möglichkeit, Unterricht in produktionstechnisch orientierten Fachgebieten mit neuen Möglichkeiten des Einsatzes von Fernpraktika zu bereichern. (Quelle: Shaker Verlag)

Die hohen Produktionskosten für Strukturbauteile aus Faserverbundkunststoffen, insbesondere für kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK), verhindern aktuell, dass diese Werkstoffe in der Serienfertigung eingesetzt werden. Vor allem die Luftfahrt- und Automobilindustrie betrachten CFK als zukunftsweisenden Leichtbauwerkstoff, der mit seinen herausragenden Eigenschaften einen signifikanten Beitrag zu einer energieeffizienten Mobilität leistet. Die vorliegende Arbeit sieht die mangelnde Industrialisierung der Faserverbundproduktion als Ursache der hohen Produktionskosten. Mit dem Begriff Industrialisierung wird das Streben nach robusten Produktionsprozessen eingeführt – als notwendige Voraussetzung für die erfolgreiche Transformation von einer manuell geprägten hin zu einer automatisierten Produktion. Als besonders kritisch werden die manuellen Prozessschritte und erste abgeleitete Automatisierungsansätze in den frühen Phasen der Produktion erkannt, die ohne eine objektive Qualitätssicherung durchlaufen werden und weder die geforderte Prozessfähigkeit erreichen noch aufgrund ihrer hohen Komplexität erfolgreich automatisiert werden konnten. (Quelle: Apprimus Verlag)

In den vergangenen Jahren wurden für Kunststoff-Spritzgussbauteile zunehmend höhere Anforderungen bei Maßen, Toleranzen und Funktionsintegration durchgesetzt. Hieraus ergeben sich für die Koordinatenmesstechnik (KMT) Herausforderungen durch zunehmende Bauteilkomplexität, höhere Variantenvielfalt, mehr Prüfmerkmale und fertigungsbegleitende Prüfungen. Diesen Herausforderungen kann nur bedingt mit der taktilen und licht-optischen KMT entsprochen werden. Hier kann die röntgenbasierte KMT mittels CT eine Lösung sein. Die CT ist aufgrund vieler Einflussgrößen und nichtlinearer Zusammenhänge zwischen Ein- und Ausgangsparametern ein komplexes Messverfahren, das bislang nicht vollständig analytisch beschrieben werden kann. Neben der Hard- und Software des CT-Geräts und Umgebungsbedingungen hat der Bediener einen großen Einfluss auf CT-Messungen, da dieser das Bauteil im CT-Gerät ausrichtet und die Parameterwerte der tomografischen Bildgebung einstellt. Letzteres ist bislang weitgehend erfahrungsbasiert. Ziel ist es daher, diejenige Einstellung zu finden, für die bei gegebenem CT-Gerät und gegebener Messaufgabe die Messunsicherheit am geringsten wird. Hierzu wird der prozedurale Parameterfindungsprozess von menschlichen Experten mittels eines Wissensbasierten Systems (WBS) abgebildet. Ein WBS wurde als Software-Programm implementiert, das für ein neues Bauteil regelbasiert angepasste Parameterwerte ableitet. Hierzu stellt der Bediener dem WBS die Bauteilgeometrie und die Materialzusammensetzung bereit. Mit diesem fallspezifischen Wissen sucht das WBS in der Falldatenbank nach ähnlichen Bauteilen. Hierfür wurde das Konzept der Ähnlichkeit der tomografischen Randbedingungen entwickelt, um quantitativ bewerten zu können, ob es zulässig ist die Parameterwerte von vorhandenen Fällen auf den neuen Fall zu übertragen. (Quelle: Apprimus Verlag)

Die Kleinserie bekommt heutzutage durch die dynamischen Märkte einen neuen Fokus innerhalb des Szenarios der industriellen Produktionstechnik. Sie unterscheidet sich sowohl strategisch als auch technisch von der Massenfertigung und bringt zur Erreichung einer wirtschaftlichen Produktion neue Herausforderungen im Bereich der Automatisierungstechnik mit sich. Wegen der Produktvielfalt und des konstanten Bedarfs zur schnellen Neukonfiguration der Produktionslinie werden viele Fertigungs- und besonders Montageaufgaben innerhalb einer Kleinserie noch manuell durchgeführt. Die messtechnische Absicherung der Produktionsqualität einer Kleinserie wird häufig vernachlässigt, da der Integrations-, Konfigurations- und Anpassungsaufwand geeigneter messtechnischer Systeme nicht immer einen effizienten Beitrag zur Unterstützung der wertschöpfenden Aufgaben leistet. Es gibt bis heute weder eine systematische Strategie zum Einsatz fertigungsmesstechnischer Mittel noch wird ein automatisiertes Verfahren zur Absicherung der Produkt- und Prozessqualität in der Kleinserie eingesetzt. Um diese Problematik zu bewältigen, müssen Produktionslinien und Inspektionssysteme, Hardware- und Softwaremodule flexibel integriert, automatisiert und mit gewissen Autonomie- und Kognitionsfähigkeiten ausgestattet werden, sodass der Rüstaufwand und die benötigte Anpassung des Produktionssystems zur Einführung eines neuen Loses minimal gehalten werden können. Eine Analyse der Anforderungen zur Produktion und Inspektion innerhalb einer Kleinserie wurde im Rahmen dieser Arbeit durchgeführt und führte zur Gestaltung von selbstoptimierenden Produktionssystemen, da diese Systeme in Einklang mit dem Konzept und mit den Herausforderungen von dynamischen Produktionsumgebungen sind. Aus einer messtechnischen Perspektive muss sich das Qualitätssicherungssystem innerhalb einer dynamischen Produktionsumgebung daher konstant an die Produktionsumstände anpassen, damit kleine und große Regelkreise zur Verbesserung der Maschinen, Prozesse und Produktionslinien geschlossen werden und somit alle gefertigten Produkte das gleiche Qualitätsniveau aufweisen. Vor dieser Herausforderung war der Gegenstand dieser Arbeit die Konzeption und Validierung eines sowohl organisatorischen als auch technischen Konzepts zum flexiblen Einsatz und zur verteilten Steuerung optischer Messtechnik zur qualitativen Absicherung der Kleinserie. Daraus wurde ein Lösungskonzept zur Gestaltung von selbstoptimierenden Produktionssystemen auf Basis einer hybriden (hierarchisch-heterarchischen) multiagentenbasierten Steuerungsstruktur erarbeitet, die sich aus der Zusammensetzung modularer Softwareentitäten und Hardwarekomponenten in verteilter Weise kooperativ bzw. konkurrierend und effizient steuern lässt. Das Konzept strebt essentiell nach einer flexiblen und optimalen Nutzung der verfügbaren Produktions- und Inspektionsressourcen. Die Konzeption von hierarchisch-heterarchischen Produktionssystemen beabsichtigt die Verteilung von Verantwortungen zwischen den autonomen Agenten und erlaubt tatsächlich die Gestaltung von selbstoptimierenden technischen Systemen, da das Autonomiekonzept der Agenten perfekt zu den Prämissen der Selbstoptimierung passt. (Quelle: Shaker Verlag)

Die Koordinaten- und Formmesstechnik, ein grundlegendes Verfahren der Fertigungsmesstechnik, stellt eine geometrische Prüfung vor, während und nach der Bearbeitung eines Werkstücks sicher. Das Buch geht besonders auf die Messstrategie ein. Dargestellt wird die Messaufgabeninterpretation auf der Basis von Normen, die Vorgehensweise des Prüfplaners und die Auswertung der Koordinatenwerte. Weitere Themen sind Geräte- und Messgenauigkeit sowie Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen. (Quelle: Hanser Verlag)