Bücher aus dem Jahr 2018

Dem großflächigen Einsatz kohlenstofffaserverstärkter Kunststoffe in der automobilen Serienproduktion stehen aktuell die hohen Herstellungskosten entgegen. Hierbei stellt der Preforming-Prozess, in welchem die Formgebung der Bauteile stattfindet, eine wesentliche Herausforderung dar. Zur Steigerung der Effizienz des Fertigungsprozesses ist daher u. a. der Einsatz von Inline-Messtechnik erforderlich. Aufgrund der biegeschlaffen sowie der stark reflektiven Eigenschaften der textilen Halbzeuge, stehen für den Preforming-Prozess aktuell kaum messtechnische Lösungen zur Wahl. Zur Behebung des angeführten Defizits wurden in der vorliegenden Dissertation mögliche Defekte im Preforming-Prozess identifiziert. Hierauf basierend wurde die Geometrieabweichung als wesentliches Prüfmerkmal zur Bewertung von Preforms ausgewählt. Für die Geometrieerfassung von Preforms wurde nach einer systematischen Analyse geeigneter Messprinzipien eine 3D-Messstation basierend auf dem Laser-Lichtschnittprinzip entwickelt und realisiert. Für die Bewertung der Messunsicherheit bei der Erfassung von Preformoberflächen mittels der 3D-Messstation, wurde in der Dissertation eine Methodik basierend auf neu entwickelten kalibrierten Werkstücken erarbeitet. Für den Inline-Einsatz der Messtechnik wurden Strategien aufgezeigt. Neben der Taktzeitreduktion durch Systemoptimierung, wurde ein mehrstufiges Vorgehen über die Auswahl von Regions of Interest sowie die Entwicklung eines 2D-Prüfsystems vorgestellt. Abschließend konnte die Eignung der 3D-Messstation sowie der 2D-Prüfstation über eine Validierung anhand von Prüfkörpern mit eingebrachten Geometrieabweichungen nachgewiesen werden. (Quelle: Shaker Verlag GmbH)

Ein wichtiger Baustein zur Steigerung der Geschwindigkeit und der Flexibilität in der mechanischen Fertigung ist eine vollumfängliche und automatische Qualitätsinspektion aller produzierten Bauteile im Fertigungsprozess. Moderne optische Sensoren verfügen über die benötigte Leistungsfähigkeit, sofern sie gegenüber dem Werkstück unter Einhaltung der durch die Messaufgabe definierten Spezifikationen bewegt werden können. In der vorliegenden Arbeit werden daher schwerpunktmäßig drei Teilaspekte einer solchen Qualitätsinspektion betrachtet. Zunächst wird die Planung der durchzuführenden Bewegungen des Sensors gegenüber dem Werkstück erläutert. Die Durchführung der auf diese Weise geplanten Bewegungen ist Aufgabe der Maschinensteuerung und -regelung. Im Falle einer Messmaschine treten zwei in dieser Hinsicht besonders anspruchsvolle Fälle auf. Sollen einerseits Sensoren mit sehr hoher Auflösung, aber kleinem Messfeld über die Werkstückoberfläche geführt werden, müssen Bewegungen mit sehr kleinen Geschwindigkeiten durchgeführt werden. Hierbei stellt die Reibung in den Positionierachsen den dominanten genauigkeitslimitierenden Einfluss dar. Um auch unter dem Einfluss der Reibung eine hohe Bahngenauigkeit sicherstellen zu können, wird ein auf dem elastoplastischen Reibmodell basierendes, modellbasiertes Reibungskompensationssystem eingesetzt. Dieses wird im zweiten Teilaspekt dieser Arbeit ausführlich vorgestellt. Den dritten Teilaspekt der vorliegenden Arbeit stellt die Modellierung und Kompensation der bei sehr schnellen Bewegungen auftretenden dynamischen Bahnfehler dar. Es wird eine Methode zur modellbasierten Kompensation dieser dynamischen Fehler vorgestellt, welche die auftretenden Bahnfehler aktiv kompensiert anstatt diese durch dynamische Einschränkungen zu vermeiden. (Quelle: Shaker Verlag GmbH)

Von den Handmessmitteln bis zur Mikromesstechnik, die optische Mess- und Rauheitsmesstechnik sowie relevante Teile des QM werden mit aussagekräftigen Bildern praxisnah dargestellt – ein ausführliches Normenverzeichnis lässt schnell gültige Standards finden – Links zu allen wichtigen Metrologie-, Normen- und Akkreditierungsinstitutionen – ein ausführliches zweisprachiges Sachwortverzeichnis ermöglicht ein schnelles Auffinden der gesuchten Begriffe sowie die Korrespondenz mit englischsprachigen Kollegen – besonders gut für eine praxisgerechte Ausbildung an Hochschulen und Weiterbildungsinstitutionen geeignet – für jeden Fertigungsbetrieb, in Konstruktion und Entwicklung sowie im Messraum und Qualitätsmanagement ein zuverlässiges Nachschlagewerk und effizienter Ratgeber. Die vorliegende Auflage wurde überarbeitet und um die Kapitel Messunsicherheit bei KMGs, Werkzeugmaschinenüberwachung und Foucault-Laser erweitert. (Quelle: Deutsche Nationalbibliothek)

Verschiedene CFK-Produktionsverfahren basieren auf dreidimensional umgeformten Halbzeugen (Preforms), dessen wichtigstes Qualitätsmerkmal die 3D-Faserorientierung ist. Die Messung der 3D-Faserorientierung mit robotergeführten Machine-Vision-Systemen unterliegt dabei einer Vielzahl unterschiedlicher Einflussfaktoren. Mit der Modellierung der Messunsicherheit dieser Systeme löst diese Arbeit das Defizit, die Messunsicherheit der 3D-Faserorientierungsmessung bestimmen und vorhersagen zu können. (Quelle: Deutsche Nationalbibliothek)

Nach einer Einführung wird im Einzelnen auf mathematische Grundlagen, Aufnahmetechnik einschließlich Beleuchtung und Signalisierung, Orientierungs- und 3D-Rekonstruktionsverfahren, Bildverarbeitung, Auswerte- und Messsysteme, Planungs- und Optimierungsfragen sowie auf verschiedene typische Anwendungsgebiete eingegangen. Das Buch wendet sich an Studierende und Praktiker aus der Messtechnik, kann aber auch Entwicklern und Wissenschaftlern verschiedenster Disziplinen wertvolle Hinweise geben. Zahlreiche Abbildungen und Beispiele erlauben auch dem fachfremden Leser einen fundierten Einblick in die Nahbereichsphotogrammetrie. (Quelle: VDE Verlag)

Die Virtuelle Messdatenanalyse (VMDA) ist ein Tool zur Berechnung von Fugen, Bündigkeiten und speziellen Funktionsmaßen von Kraftfahrzeugen. Dazu werden reale Bauteilmessungen in ein 3D-Toleranzanalysemodell implementiert und unter Anwendung des Monte-Carlo-Algorithmus vielfach miteinander kombiniert. Dadurch kann der Gut- und Ausschussanteil von Merkmalen (Fugen etc.) statistisch bewertet werden. Es wird ein Leitfaden entwickelt, der die notwendigen Informationen enthält, um ein VMDA Projekt für ein Fahrzeugmodell zu erstellen. Die Anwendung eines in dieser Arbeit entwickelten Konzepts zur Validierung der VMDA zeigt, dass valide Simulationsergebnisse erzielt werden können, wenn die Eingangsdaten entsprechende Vorgaben erfüllen. Diese werden diskutiert. Daraus abgeleitet wird ein Konzept entwickelt, mit dem repräsentative Messwerte stärker in der Simulation gewichtet werden. Die Einbindung von biegeschlaffen Bauteilen in das Simulationsmodell wird unter Anwendung der Finite Elemente Methode an drei verschieden komplexen Bauteilen validiert. Bei dem weniger komplexen Bauteil werden valide Simulationsergebnisse erzielt. Bei geometrisch komplexen Bauteilen zeigen sich große Unterschiede zwischen realen Versuchsmessungen und Simulationsergebnissen. Es wird ein Plausibilitätscheck für das Simulationsmodell entwickelt, welcher Modellfehler bereits vor der Simulation identifiziert. Es werden nichtlineare Zusammenhänge im Simulationsmodell aufgezeigt und die Einbindung in die VMDA diskutiert. Abschließend wird ein Fehlerfrüherkennungssystem auf Basis der statistischen Prozessregelung (SPC) entwickelt. Dadurch sollen Prozessveränderung frühzeitig identifiziert werden, die einen negativen Einfluss auf das Fertigfahrzeug besitzen. (Quelle: Shaker Verlag)

Die Computertomographie ist ein indirektes Messverfahren, dessen Messergebnis durch eine Vielzahl von Faktoren beeinflusst wird. Daher sind Messabweichung und Messunsicherheit in der computertomographischen Messtechnik aktuell noch deutlich größer als in der taktilen Koordinatenmesstechnik. Insbesondere die vom Anwender beeinflussbaren Aufnahmeparameter, beispielsweise Bauteilposition, Röhrenstrom, Röhrenspannung oder Belichtungszeit, haben einen signifikanten Einfluss auf das Messergebnis und dessen dazugehörige Messunsicherheit. In der industriellen Praxis ist die Wahl geeigneter Aufnahmeparameter aller-dings vom persönlichen Erfahrungswissen des Anwenders abhängig. Um der dargestellten Problemstellung zu begegnen, war es die Zielsetzung der vorliegenden Arbeit, eine Methodik zur projektionsbasierten Einstellung von Aufnahmeparametern in der industriellen Computertomographie zu entwickeln, die den Anwender bei der Wahl geeigneter Aufnahmeparameter unterstützt. Dabei wurden geeignete Bildqualitätsparameter identifiziert, die eine Bewertung der Einzelprojektionen ermöglichen und in einem Zusammenhang zur Messabweichung stehen. Diese Erkenntnisse wurden in einem Optimierungsmodell umgesetzt, das auf Basis der Projektionsbildqualität mittels eines genetischen Algorithmus vorteilhafte Aufnahmeparameter ermittelt. Das Optimierungsmodell wurde in einem anwenderfreundlichen Software-Tool integriert. Somit kann die Einstellung von Aufnahmeparametern erleichtert, der Einfluss der Einfluss des Anwenders auf das Messergebnis verringert und die systematische Messabweichung bei computertomographischen Messungen reduziert werden. (Quelle: Shaker Verlag)

Der immer stärker ausgeprägte Kundenwunsch nach individualisierten Produkten stellt produzierende Unternehmen vor enorme Herausforderungen. Um diesen Herausforderungen erfolgreich begegnen zu können, produzieren Unternehmen zunehmend in kundenindividueller Massenproduktion. Allerdings bestehen trotz des hohen Grades an Kosteneffizienz, den die kundenindividuelle Massenproduktion bereits mit sich bringt, im Bereich der Qualitätssicherung noch aussichtsreiche Einsparpotentiale. So können Qualitätskosten durch die Reduzierung des Fehlleistungsaufwands eingespart werden. Eine wirkungsvolle Maßnahme zur Reduzierung des Fehlleistungsaufwands ist die frühzeitige Identifizierung von Qualitätsdefiziten durch Qualitätsprüfungen. Qualitätsprüfungen selbst sind jedoch mit einem nicht unerheblichen Ressourcenaufwand verbunden und verursachen dementsprechende Qualitätskosten. Um Qualitätskosten zu minimieren ist es daher von hoher Bedeutung, gemäß dem Grundsatz "So viel wie nötig und so wenig wie möglich" zu prüfen. Die informatorische Basis für Qualitätsprüfungen stellen Prüfpläne dar. Da bei der kundenindividuellen Massenproduktion in vielen Fällen kein Produkt dem anderen gleicht, ist es zur Erreichung eines Minimums an Qualitätskosten erforderlich, dass die Prüfplanung echtzeitnah basierend auf aktuellen Prozessdaten erfolgt. In der vorliegenden Arbeit wurde ein Verfahren zur echtzeitnahen Prüfplanung in der kundenindividuellen Massenproduktion unter Berücksichtigung der Qualitätskosten entwickelt. Das Verfahren befähigt produzierende Unternehmen mit einer hohen Produktvariantenvielfalt, die qualitätsbezogenen Ressourcen mit einem Höchstmaß an Effizienz einzusetzen und somit ein Optimum an Qualitätskosten über den gesamten Produktionsprozess hinweg zu erreichen. (Quelle: Shaker Verlag)

Zur Gewährleistung einer hohen Lauf- und Geräuschqualität der Achsgetriebe wird das Tragbild häufig zu 100% subjektiv geprüft und daraus die optimalen Einbaumaße ermittelt. Diese Tragbildprüfung ist jedoch aufwendig, kostenintensiv und geprägt von subjektiven Beurteilungsmaßstäben. In dieser Arbeit wird ein kamerabasiertes Messsystem entwickelt, welches eine automatische Bilderfassung, eine objektive Bildauswertung bzw. die Tragbildkorrektur durch Ermittlung der optimalen Einbaumaße ermöglicht. (Quelle: Deutsche Nationalbibliothek)