Entwickeln von Strategien zur Stützengenerierung im Metall-Laserschmelzprozess im Hinblick auf ein automatisiertes Entstützen von Metallbauteilen. - Ilmenau. - 105 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019
Das selektive Laserschmelzen (SLM) ist ein in der Industrie weit verbreitetes additives Fertigungsverfahren zur Erzeugung von Prototypen, Werkzeugen und Kleinserien. in nahezu jeder Geometrie und Komplexität. Dieser Technologie stehen jedoch verfahrensbedingte Einschränkungen gegenüber. Aus Gründen der Stabilität, Festigkeit und Temperaturableitung werden Supportstrukturen benötigt, die zu hohen Kosten bei der Nacharbeit führen. Diese Kosten werden durch einen großen Anteil von manueller Arbeit beim Entfernen verursacht. Ziel dieser Arbeit ist es, den Anteil von manueller Arbeit während der Nacharbeit von Aluminiumbauteilen im Prototypenbau der Daimler AG zu reduzieren. Dies soll mittels eines automatisierten Verfahrens, welches die Entfernung von Supportstrukturen für ein breites Spektrum an Bauteilen ermöglicht, geschehen. Anschließend sollen gewonnene Erkenntnisse in die Ausarbeitung von Maschinenkonzepten einfließen. Zu Beginn wurden die Grundlagen der additiven Fertigung aufgezeigt. Auf der Grundlage von Forderungen wurden in Vorversuchen Verfahren erprobt, welche ein automatisiertes Entfernen ermöglichen. Anhand von positiven Ergebnissen wurde ein chemisches Verfahren gewählt. Mittels festgelegter Kriterien fand eine Bewertung von möglichen Supportarten in Hinblick des chemischen Verfahrens statt, worauf sich eine Optimierung der aus der Bewertung hervorgehenden Supportart anschloss. Mit Hilfe von Versuchsreihen im Labormaßstab wurden zielführende Prozessparameter für die automatisierte Entfernung von Supportstrukturen mittels chemischen Abtragens ermittelt und an Versuchskörpern sowie praxisbezogenen Bauteilen verifiziert. Neben der Machbarkeit wurde außerdem der Einfluss des Verfahrens auf die Maßhaltigkeit und Eigenschaften von Bauteilen untersucht. Erste Maschinenkonzepte für den Kleinserieneinsatz wurden ausgearbeitet. Abschließend wurden wirtschaftliche Potentiale und weitere Maßnahmen aufgezeigt. Es konnte im Labormaßstab gezeigt werden, dass die Entfernung von Supportstrukturen mittels chemischen Abtragens zu positiven Ergebnissen führt. Für den produktiven Einsatz in einer Kleinserie sind jedoch noch weitere Betrachtungen bezüglich der Bauteileigenschaften und Reproduzierbarkeit notwendig, ebenso hinsichtlich der Maschinenparameter.
Fehleridentifizierung im Selektiven Laser Strahlschmelzen (SLM) mit Hilfe der Auswertung von 2D-Bildinformationen durch CNNs. - Ilmenau. - 48 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019
Das selektive Laserschmelzen (SLM) ist ein additives Fertigungsverfahren, bei dem Metallpulver schichtweise auf eine Bauplattform aufgebracht und punktweise durch einen Laser aufgeschmolzen wird. So entstehen Schicht für Schicht vollständige Bauteile. Der Fertigungsprozess wird durch, in die Maschine integrierte, Monitoring Systeme beobachtet und dokumentiert. Nachdem der Prozess abgeschlossen, ist können die Darstellungen der einzelnen Schichten beurteilt werden. In dieser Masterarbeit werden verschiedene Monitoring Systeme vorgestellt, welche bereits in industriellen SLM Maschinen zum Einsatz kommen. Ebenfalls werden Systeme vorgestellt, welche Ansätze für weitere Methoden der Prozessbeobachtung bieten. Im weiteren Verlauf der Arbeit werden Bilddaten aus einer konkreten Maschine, der EOS M290, herangezogen, um diese zur Fehleridentifizierung zu nutzen. Dazu werden einzelne Bilder verschiedenen Fehlerklassen zugeordnet, welche Aufschluss über unterschiedliche Defekte im Bauteil geben. Der zweite Teil der Arbeit beschäftigt sich mit der maschinellen Zuordnung von Bilddaten in Fehlerklassen. Da der Bauprozess eines einzelnen Bauteils mehrere tausend Schichten haben und somit auch mehrere Bilder umfassen kann, ist es sehr aufwändig diese manuell zu beurteilen und zu sortieren. Um die Bilddaten maschinell zuzuordnen, werden faltende neuronale Netze (CNNs) genutzt. Angewendet werden hier die neuronalen Netze "AlexNet", "GoogLeNet", "VGG16" und "VGG19". Die neuronalen Netze werden mit den vorsortierten Bilddaten trainiert und deren Erkennungsraten werden ermittelt. Abschließend wird eine Aussage über die Eignung von CNNs zur Qualitätsbeurteilung von Bauteilen, die mit dem SLM Verfahren hergestellt wurden, getroffen.
Bewertung visueller Prüfmerkmale der 48 V-Batterie im Hinblick auf technische Realisierbarkeit und Wirtschaftlichkeit, sowie Validierung durch ein serienadaptierbares Baukastensystem. - Ilmenau. - 89 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019
Im Rahmen der vorliegenden Masterarbeit, welche in Zusammenarbeit mit der Robert Bosch Fahrzeugelektrik Eisenach GmbH und der TU Ilmenau erstellt wurde, sollen geeignete optische Erfassungssysteme für verschiedene visuelle Prüfmerkmale während der Produktion der 48 V-Batterie untersucht werden. Dabei soll sowohl auf technische, als auch auf wirtschaftliche Aspekte eingegangen werden. Eine Analyse der verschiedenen Bewertungskriterien dient im Verlauf der Arbeit dazu, ein für den jeweiligen Prüfprozess geeignetes Erfassungssystem auszuwählen. Mithilfe dieser Vorauswahl werden sowohl werksinterne, als auch werksexterne Untersuchungen durchgeführt und auf mögliche Realisierung der geforderten Aufgabe geprüft. Zum Ende der Masterarbeit werden die gewonnenen Untersuchungsergebnisse aufgearbeitet und im Rahmen eines konzeptionellen, serienadaptierbaren Baukastensystems validiert.
Entwicklung einer Methode zur Bewertung von Fügeverbindungen in automotiver Produktion unter Berücksichtigung qualitätstechnischer Kennzahlen. - Ilmenau. - 125 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019
Zur Sicherung der Kundenzufriedenheit und Wirtschaftlichkeit des Unternehmens, sind die Produktionsprozesse des Geschäftsbereiches Interieur der paragon GmbH & Co. KGaA zu optimieren. In Hinblick auf die zu verwirklichenden Kundenanforderungen werden, mittels geeigneter Methoden des Qua-litäts- und Prozessmanagements, zu optimierende Prozessparameter identifiziert und Korrekturmaßnahmen abgeleitet. Schwerpunkt der Masterarbeit "Entwicklung einer Methode zur Bewertung von Fügeverbindungen in automotiver Produktion unter Berücksichtigung qualitätstechnischer Kennzahlen" ist die prozessanalytische Betrachtung der realisierten Übermaßpassung zwischen Schrittmotorwelle und Zeiger der Analoguhrbaugruppen. Hierfür werden ausgewählte Baugruppen, produktionsbegleitende Dokumente und Tätigkeiten sowie Prüf- und Messtätigkeiten ausgewertet. Zudem ist der Zusammenhang zwischen den prozessentscheidenden Einflussgrößen und den kritischen Qualitätsmerkmalen zu erarbeiten. Die schrittweise Umsetzung entwickelter Optimierungspotentiale wird als Handlungsempfehlung der Führungsebene veranschaulicht. Als Resultat dessen sind die maßgeblichen Parameter und Einflussgrößen der Übermaßverbindung anzupassen und hinsichtlich der Entwicklung neuartiger Modellreihen als Konstruktionsrichtlinie zu verwenden. Des Weiteren sind konstruktive Abweichungen der technischen Zeichnungen mit den Zulieferern und Kunden zu bewerten. Darüber hinaus bildet das entwickelte Verfahren die Grundlage für die analytische Bewertung sämtlicher produzierter Serienmodelle des Geschäftsbereiches analoger Anzeigen.
Entwicklung, Konstruktion und Aufbau eines justierfähigen Sensorpositioniersystems. - Ilmenau. - 81 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019
Diese Bachelorarbeit befasst sich mit der Entwicklung eines justierfähigen Sensorpositioniersystems zur Kontrolle des Beschichtungsprozesses von Türzargen. Hierzu wird zunächst der Herstellungsprozess und die möglichen Fehler genauer betrachtet. Anschließend werden die Möglichkeiten zur optischen 3D-Fehlerdetektion erörtert. Dabei wird besonders auf das Laserlichtschnittverfahren eingegangen. Die anschließende Konstruktion wird unter Zuhilfenahme des Konstruktiven Entwicklungsprozesses durchgeführt. Anschließend wird eine vollständige technische Dokumentation erstellt. Zuletzt ist noch ein Demonstrator des Positioniersystems aufzubauen.
Untersuchungen zum konstruktiven Entwurf eines modularen und justierbaren Systems für Kameras an einem Sichtprüfarbeitsplatz. - Ilmenau. - 92 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019
Die vorliegende Arbeit beinhaltet Untersuchungen zum konstruktiven Entwurf eines modularen und justierbaren Systems für Kameras an einem Sichtprüfarbeitsplatz. Sichtprüfungen nehmen in der industriellen Produktion des Maschinenbaus und der Kunststofftechnik sowie in weiteren Branchen einen breiten Raum ein und verursachen hohe Prüfaufwendungen. Deshalb sollen Untersuchungen zur optimalen Gestaltung von Sichtprüfarbeitsplätzen durchgeführt werden. Zur Anpassung des Arbeitsabstandes auf verschiedene Objekthöhen und optische Systeme muss die Höhe der Kameras einstellerbar sein. Um einen besseren 3D-Eindruck bei einem 3D-Inspector zu erzeugen, muss eine Kamera um die x-, y- und z-Achse justierbar sein. Als Grundlage für die Konstruktion der modularen und justierbaren Systeme für Kameras an einem Sichtprüfarbeitsplatz wurde die Entwicklungsmethodik des Konstruktiven Entwicklungsprozesses - KEP angewendet. Im Rahmen dieser Arbeit wurden theoretische und praktische Untersuchungen zum justierbaren 2D/3D-Kameraaufnahmesystem durchgeführt. Als Basis dafür wurden technische Prinzipien des justierbaren 2D/3D-Kameraaufnahmesystems betrachtet. Die hierbei sowie weitere durch die Literaturrecherche gesammelten Informationen flossen in die Konzepterstellung für ein justierbares 2D/3D-Kameraaufnahmesystem ein.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019
Die Automobilbranche befindet sich zurzeit in einem Wandel, besonders im Hinblick auf neue Antriebe. Die zukünftigen Entwicklungen in der Automobilbranche zielen auf Elektromobilität und autonomes Fahren ab. Durch die Entwicklung neuer Fahrzeuge steigt die Aufmerksamkeit auf die Qualität besonders im Interieurbereich. Aus diesem Grund sind die Qualitätsstandards der OEM's enorm gestiegen und die Zulieferer müssen diesen Ansprüchen gerecht werden. Ziel dieser Arbeit ist die Steigerung der Qualität in der Spritzgussabteilung. Dies ist durch ein Six Sigma Projekt zu realisieren. Hierbei wird durch den DMAIC-Zyklus eine strukturierte Bearbeitung der Herausforderung und Implementierung von Lösungsansätzen erarbeitet. Somit wird die Qualität in den Kennzahlen Ausschuss und Reklamation optimiert. Ebenfalls sind durch eine Wertstromanalyse die Schwächen in den Bereichen Bearbeitungszeit und Informationsfluss zu analysieren und zu verbessern.
Konstruktion eines automatisierten Prüfplatzes für den Bereich Fertigung zur Funktions- und Qualitätskontrolle telezentrischer Objektive. - Ilmenau. - 76 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019
Die Firma Vision & Control GmbH stellt Präzisionsoptiken in Form von telezentrischen Objektiven her. Diese eigenen sich für eine zuverlässige Vermessung von Prüfobjekten. Durch den hohen Anspruch an die Mess- und Prüfaufgaben der industriellen Bildverarbeitung ist es zwingend notwendig, dass die telezentrischen Objektive auf ihre Designparameter geprüft werden. Das Ziel der Bachelorarbeit ist es, für die gefertigten telezentrischen Objektive einen Messprüfplatz zur Funktions- und Qualitätskontrolle zu konstruieren. Dieser soll in der Lage sein die nominell geforderten optischen Parameter zu bestimmen und für jedes einzelne Objektiv in Form eines Prüfprotokolls reproduzierbar wiederzugeben. Dafür wird eine Betrachtung der zu prüfenden optischen Parameter vorgenommen. Die daraus hervorgehenden Messgenauigkeiten und Toleranzen sind bestimmend für den mechanischen Aufbau der Vorrichtung. Es erfolgt ein Vergleich mit dem bestehenden Messplatz, der wegen unzureichender Wiederholgenauigkeit und Problemen im mechanischen Aufbau nicht weiter verwendet werden soll. Mit bestimmten Vorlagen des alten Messplatzes und Neuerungen im konstruktiven Aufbau wird ein theoretisches Messplatzkonzept erstellt. Dieses Konzept zeichnet sich durch automatisch verfahrbare Linearschienen und präzise optische Vorrichtungen aus. Die Abmessungen, Verfahrwege und benötigten Positionierauflösungen der Messplatzkomponenten werden bezüglich der zu prüfenden Objektive und der Testtargets festgelegt. Es erfolgt in der laufenden Arbeit eine technische Dokumentation über die Erstellung des Messplatzes und der gewählten Komponenten. Die Funktionalität des konstruierten Messplatzes wird zuletzt durch Aufnahmen von Messreihen zur Auflösungsbestimmung mit einem gewählten Objektiv bestätigt.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019
Das Ziel dieser Arbeit war es, mögliche Einflussfaktoren auf die Reinigungsperformance eines Hartbodenreinigers zu untersuchen und diese zu optimieren. Der Ursprung der vorliegenden Themenstellung liegt in der weltweit wachsenden Nachfrage nach Hartbodenreinigungsgeräten. Diese besitzen die Fähigkeit alle Hartböden sowohl trocken als auch nass zu wischen. Als einer der führenden Hausgerätehersteller möchte die BSH ihr Sortiment um solche Nassreinigungsgeräte ergänzen. Da im Bereich der Nassreinigung bei BSH bisher nur wenige Kenntnisse vorhanden sind, soll die vorliegende Arbeit als Grundlagenuntersuchung dienen und wichtige Kenntnisse zur Optimierung der Reinigungsperformance beitragen. Nach dem Erlangen von theoretischen Grundlagen in der Reinigung und der statistischen Versuchsplanung wird dem Leser der Stand der Technik nähergebracht. In einem Mitbewerbervergleich konnten erste Anhaltspunkte erkannt und Potentiale für ein neuartiges Gerät aufgezeigt werden. Als Versuchsgrundlage dient der Cleaning Efficiency Test der Norm IEC/ASTM 62885-6. Dieser wird genutzt, um die Reinigungsperformance auf Hartböden zu bestimmen. Unter Nutzung von haftenden Verschmutzungen auf Fliesenboden lässt sich die Anzahl der benötigten Doppelhübe für den Reinigungserfolg bestimmen. Die zu untersuchenden Größen wurden aus den Elementen des Sinnerschen Kreises, der Grundlage jeder Reinigung, herausgearbeitet und weiter aufgeschlüsselt. In einer anfänglichen Analyse sind mögliche Einflussgrößen diskutiert, deren erwartete Einflüsse auf die Reinigungsperformance aufgezeigt und kritische Größen in Pilotversuchen getestet worden. Um die Versuche auf wissenschaftlicher Basis durchzuführen, wurde für die Planung und Durchführung der statistischen Versuchsplanung die rechnerische Unterstützung von Minitab genutzt. In Screening-Versuchen wurden die Haupteinflussfaktoren auf die Reinigungsperformance herausgearbeitet und in einem Modellierungsversuchsplan weiter verbessert. Aufgrund des linearen Modells konnte dort ein optimales Ergebnis erkannt werden. Die Auswertung der Versuchsreihen zeigt, dass v. a. die Größen Wassermenge, Anpresskraft, Auslenkung und Florhöhe einen großen Anteil an der Reinigungsperformance besitzen. Durch Optimierung dieser Parameter konnte die Anzahl der Doppelhübe mit 95 % Wahrscheinlichkeit auf einen Bereich von 3,9165 bis 6,4335 Doppelhübe eingegrenzt werden.
Entwicklung eines einheitlichen Messdatenmanagements mittels Hard- und Software von National Instruments. - Ilmenau. - LIX, 105 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019
Es soll eine einheitliche Messdatenmanagement-Lösung mithilfe von Hard- und Software von National Instruments für den Einsatz in der Versuchsabteilung der FES GmbH entwickelt werden. Nach der Einarbeitung in die Prüfstandsumgebung und die verwendete Hard- und Software vor Ort soll zunächst die Messdatenerfassung im Hause FES intensiv analysiert und anschließend bestmöglich optimiert werden. Der Bezug auf den Stand der Technik zum Messdatenmanagement ordnet die Untersuchung ein. Auch eine Prüfung von (alternativen) Messdatensicherungs- bzw. -übertragungsformen auf ihre Eignung erfolgt in diesem Zusammenhang. Zur Messdatenmanagement-Vereinheitlichung ist es im weiteren Bearbeitungsverlauf notwendig, die vorliegenden aufgezeichneten Messdaten in Form einer Katalogisierung und anschließenden Kategorisierung nach verschiedenartigen Kriterien zu strukturieren, bevor ein Anforderungsprofil an die zu erstellende Messdatenmanagement-Lösung erarbeitet wird. Verschiedene Möglichkeiten zur Erfüllung dieser Ansprüche sind zu entwickeln, die geeignetste mithilfe nachvollziehbarer Argumente auszuwählen. Diese ist anschließend umzusetzen und zu erproben. Ein inhaltlicher Schwerpunkt besteht dabei in einer Analyse der Messdatenspeicherung.