Untersuchung der Möglichkeiten und Wirtschaftlichkeit zur Steigerung der Technischen Sauberkeit von Ansteuergeräten durch eine Verbesserung der serienbegleitenden Reinigung des inneren kritischen Bereichs. - Ilmenau. - 87 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019
Durch immer steigende Anforderungen wächst der Druck auf die Unternehmen qualitativ einwandfreie Produkte zu fertigen. Eine in den letzten Jahren zunehmende Größe dabei ist die technische Sauberkeit. Aus diesem Grund gibt es in der Zwischenzeit zahlreiche Anbieter von verschiedensten Reinigungsanlagen und Möglichkeiten, um die Sauberkeitsanforderungen moderner Produktionsstätten zu erfüllen. Die Auswahl einer geeigneten Maßnahme, um Sauberkeitsgrenzwerte einzuhalten, gestaltet sich dementsprechend nicht leicht. Dabei beginnt die Herausforderung bereits bei der Entscheidung, ob ein Konzept zur Schmutzvermeidung oder zur Schmutzentfernung verfolgt werden soll. Bei der Montage von Ansteuergeräten der Firma Bosch Rexroth AG in Elchingen galt es eben diese Problemstellung zu lösen. Dazu werden zunächst die Schwachstellen innerhalb der Prozesskette bestimmt. An diesen ansetzend ist es möglich, das Durchspülen der Ansteuergeräte, in Form einer Endreinigung, als eine geeigneten Maßnahmen auszuwählen, die eine Verbesserung der technischen Sauberkeit erzielt. Die Auswahl allein ist jedoch nicht ausreichend, darüber hinaus wird deren Wirksamkeit sowie die Kompatibilität mit den Prozessstrukturen untersucht. Durch Untersuchungen wird festgestellt, dass sich das Konzept zwar als äußerst wirksam erweist aber nur unter Anpassungen, in die Prozessstrukturen integriert werden kann. Dabei müssen zum einen die Spülparameter (Spüldauer, Volumen und Volumenstrom) als auch eine Anpassung der Prozessschritte erfolgen. Durch eine Versuchsreihe kann gezeigt werden, dass die Anpassungen der Spülparameter möglich sind. Insbesondere der Faktor der Spüldauer weist hierbei Einsparungspotenziale auf bei stabilen Resultaten. Folglich muss der Nutzen bei einer möglichen Anpassung der Prozessschritte abgeschätzt werden. Es kann gezeigt werden, dass es grundsätzlich möglich ist die geforderten Sauberkeitsspezifikationen von $95\,\%$ mit Hilfe des ausgewählten Verfahrens (Spülen) zu erreichen. Weitere Untersuchungen zur abschließenden Beurteilung der Wirtschaftlichkeit der Integration müssen durchgeführt werden. Eine erste Abschätzung zeigt jedoch einen hohen Aufwand in der Integration bei der Bosch Rexroth AG im Werk Elchingen (Ansteuergerätemontage) auf Grund technischer Restriktionen.
Analyse der gießtechnischen Parameter und der Einfluss auf ausgewählte Qualitätsmerkmale an einem Aluminium-Druckguss-Serienbauteil. - Ilmenau. - 98 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019
In der heutigen Welt mit dem zunehmenden Einsatz von Aluminiumlegierungen in der Automobilindustrie muss sich die Aluminiumgussindustrie auf die Qualität der Produkte konzentrieren. Die Qualität eines Gussteils kann durch Minimierung der Gussfehler während der Produktion verbessert werden. Die Gussfehler im Druckgussverfahren verursachen Kosten und begrenzen den Einsatz von Druckgussteilen für kritische hochfeste Anwendungen. Die Defekte stehen in engem Zusammenhang mit den Prozessparametern des Druckgusses, daher müssen die Gussdefekte in Bezug auf die Druckgussparameter im Detail untersucht werden. Die vorliegende Arbeit, in Zusammenarbeit mit der Firma Trimet, analysiert verschiedene Parameter des Druckgusses, um die Gussfehler zu minimieren. Eine gute Oberflächengüte mit geforderten Toleranzen und Maßhaltigkeit kann durch die Optimierung steuerbarer Prozessparameter wie Erstarrungszeit, Formtemperatur, Verweilzeit in der Kammer, Umschaltpunkt, Nachdruck und Kolbengeschwindigkeiten erreicht werden. Darüber hinaus werden durch die Wahl neuer Einstellungswerte der Prozessparameter die Druckgussfehler wie Porosität, Lunker, Gratbildung usw. minimiert. Daher wurde ein Druckgussteil, ein Ventilkörper aus einer Aluminiumlegierung Si9Cu3(Fe) (226), zur Analyse für diese Arbeit ausgewählt. Die Auswirkungen ausgewählter Prozessparameter auf Gussfehler und die anschließende Einstellung der Parameter wurden durch ausgewählte statistische Versuchspläne erreicht. Zuerst wurde ein teilfaktorieller Versuchsplan durchgeführt, um die signifikanten Prozessparameter zu identifizieren, danach wurde ein zusammengesetzter vollfaktorieller Versuchsplan zur Feststellung der optimalen Einstellungswerte dieser signifikanten Faktoren entwickelt. Die Gussfehler wurden in den beiden Versuchsphasen mittels Computertomographie "Programm VGSTUDIO Max 3.2.4" analysiert. Im Vergleich zu dem Ist-Zustand wurde anschließend eine Reduzierung der Gussfehler mit Hilfe der vorgeschlagenen Einstellungswerte für die Prozessparameter beobachtet.
Entwicklung eines Qualifizierungsbaujobs für den Produktionsanlauf eines additiv gefertigten Bauteils aus der Automobilindustrie. - Ilmenau. - 104 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019
In der heutigen Zeit werden selbst etablierte Unternehmen zum Umdenken bewegt, damit sie wettbewerbsfähig bleiben können. Das wurde unter anderem durch Technologien wie dem industriellen 3D-Druck bewirkt, indem sie eine neue Herangehensweise bzw. komplett neue Wege der Fertigung aufgezeigt haben. Vorzüge wie die Möglichkeit zur Fertigung komplexer, strukturoptimierter Bauteile, deren individuelle Anpassung gemäß Kundenwünschen oder die Kosteneinsparung durch effizienten Materialeinsatz werden in Branchen wie der Medizintechnik, der Luft- und Raumfahrt oder der Automobilindustrie eingesetzt. Aufgrund des Trendcharakters und der mangelnden Anwendbarkeit bestehender Standards zur Qualitätssicherung, müssen für diese noch junge Fertigungstechnologie Qualitätssicherungsansätze entwickelt werden. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit soll daher eine Qualifizierungssystematik erarbeitet werden, um Anforderungen und Qualitätsmerkmale für ein additiv gefertigtes Bauteil aus der Automobilindustrie zu definieren. Deshalb erfolgt zunächst eine Einführung in generative Fertigungstechnologien, mit besonderem Fokus auf dem metallbasierten Selektiven Laserschmelzen. Außerdem wird das Nutzenpotential dieses Verfahrens für die Automobilindustrie bewertet und die aktuelle Normenlage im Bereich der additiven Fertigung beschrieben. Darüber hinaus werden Ansätze zur Qualitätssicherung während und nach dem Prozess vorstellt und das Vorgehen bei einer Qualifizierung von additiv gefertigten Bauteilen erläutert. Auf Basis der Ergebnisse einführender, experimenteller Untersuchungen wird ein Qualifizierungsbaujob für den Produktionsanlauf entwickelt. Anhand der daraus gewonnenen Erkenntnisse erfolgt die Formulierung von Handlungsempfehlungen für das weitere Vorgehen.
Untersuchungen zu den Anforderungen der DIN EN ISO/IEC 27001:2017-06 und zur Umsetzung am Beispiel der SQB GmbH Ilmenau. - Ilmenau. - 90 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019
Wenn ein Unternehmen im digitalen Zeitalter seine Informationen und Daten, als wichtige Werte, vor Schwachstellen, kriminellen Fremdzugriffen durch Dritte, Viren, Trojaner und weiteren gezielten professionellen Attacken schützen möchte, wird ein sehr gutes Sicherheitssystem benötigt. Um einen adäquaten Schutz der Vertraulichkeit, Integrität und Verfügbarkeit von Informationen und Daten zu gewährleisten, besteht mit der DIN EN ISO/IEC 27001 die Möglichkeit, ein Informationssicherheitsmanagementsystem (ISMS) aufzubauen und einzuführen. In dieser Arbeit werden die DIN EN ISO/IEC 27001 sowie die gesetzlichen Vorgaben analysiert und die spezifischen Anforderungen an ein ISMS ermittelt. Des Weiteren werden Untersuchungen zur Umsetzung der Normanforderungen am Beispiel der SQB GmbH Ilmenau vorgenommen und ein Auditfragenkatalog erarbeitet. Im Anschluss wird eine Dokumententabelle erstellt, welche sowohl die normativen Mindestanforderungen, die dokumentationspflichtigen Anforderungen und den aktuellen Umsetzungsstatus im Unternehmen wiedergibt. Basierend auf den Erkenntnissen dieser Arbeit, wird abschließend eine effiziente Methode zum Aufbau des ISMS sowie der damit verbundenen Art und Weise zur Dokumentation entwickelt. Somit dient diese Ausarbeitung als Grundlage, zum Aufbau und zur Einführung eines ISMS in die SQB GmbH Ilmenau.
Experimentelle Untersuchung zur Bewertung der zuverlässigkeit der Herzratenschätzung durch Analyse von Gesichtsbewegungen. - Ilmenau. - 59 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019
In den letzten Jahren wurden eine Vielzahl von videobasierten Verfahren zur kontaktfreien Herzfrequenzschätzung entwickelt, welche viel komfortabel für die Patienten als die taktilen Methoden sind. Die bisherigen Methoden extrahierten ein PPG-Signal aus 2D-ROI auf Gesicht. Das Hauptproblem bei diesen Methoden ist es, dass die ROI-Positionierung ungenau ist, wenn sich der Kopf bewegt. Darüber hinaus wird die Bewegung zu ungenauen Herzfrequenzwerten führen. In diesem Artikel wird zunächst die 3D-ROI des Gesichts definiert, dann wird die erzeugte 3D-ROI-Punktwolke als Modell verwendet, um die 3D-ROI während der Bewegung zu verfolgen. Die Herzfrequenz wird geschätzt, indem das PPG-Signal aus der 3D-ROI extrahiert wird. Des Weiteren wird eine Methode des maschinellen Lernens für die Bewertung der Zuverlässigkeit der Herzfrequenzschätzung auf Basis von 3D-Bewegungsdaten entwickelt, und diese Methode wurde durch Experimente verifiziert. Schließlich wird das trainierte Klassifizierungsmodell als ein Kriterium für die Aktivierung einer adaptiven Filterung des PPG-Signals verwendet. Durch Experimente wurde es bestätigt, dass die adaptive Filterung im korrekten Umstand aktiviert werden kann und die Herzfrequenzschätzung damit stabilisiert werden kann.
Auslegung von Welle-Nabe-Verbindungen für High-Performance Elektromotoren in automotiven Anwendungen. - Ilmenau. - 144 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019
Die vorliegende Masterthesis beschäftigt sich mit Grundlagenuntersuchungen zu einer Welle-Nabe-Verbindung, dem reibformschlüssigen Rändelpressverband. Dieser wird zu Beginn der Arbeit, durch die Aufnahme des Standes der Technik zu möglichen Welle-Nabe-Verbindungen im eAutomotive Bereich, als Verbindung mit dem höchsten Nutzwert identifiziert. In der Arbeit konnten erste Validierungsschritte durch die Auswertung durchgeführter Ein- und Auspressversuche festgelegt werden. Die Ergebnisse zeigen, dass ein vollgerändelter Rändelpressverband aufgrund der zu hohen Fügekräfte für den eAutomotive Bereich nicht zweckmäßig ist. Eine Gestaltungsrichtlinie für einen partiell gerändelten Pressverband wurde folgerichtig erarbeitet. Dieser zeigt durch analytische Berechnungen auf Basis der festgelegten Validierungsschritte einen gesteigerten Nutzwert auf. Abschließend wurden weitere theoretische Lösungsansätze, zur Kostenreduzierung und Spannungsoptimierung in Bezug auf einer Serienanwendung, erläutert.
Pixelweise interferometrische MTF-Messung an ausgewählten Kamera-Sensoren. - Ilmenau. - 80 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird die pixelweise MTF-Messung an Kamera-Sensoren mit einem interferometrischen Messplatz beschrieben. Die MTF wird sowohl orts- als auch richtungsabhängig bestimmt. Der erstellte Testaufbau ermöglicht eine Generierung von Frequenzen bis zu 1200 LP/mm und den Einsatz verschiedener Wellenlängen. Nachdem der Stand der Technik, inklusive den Aspekten der theoretischen Modellbetrachtungen, vorgestellt ist, wird detailliert auf das Konzept und die Komponenten des Versuchsaufbaues eingegangen. Darin Inbegriffen ist auch die notwendige Justage und Kalibrierung der Einzelgruppen. Beispielhafte MTF-Messungen werden an drei Testkameras ohne Deckglas durchgeführt: Ein CCD-Sensor mit Pinholearray sowie zwei typengleiche CMOS-Sensoren, mit bzw. ohne Mikrolinsenarray. Anhand der Messdaten und deren Vergleich wird auf einzelne Effekte eingegangen. Abschließend wird der Versuchsplatzes mittels eines Fehlermodells analysiert und eine Reihe von Verbesserungsmöglichkeiten aufgezeigt.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019
In der vorliegenden Arbeit werden die Prozesse der Fehleraufnahme sowie -auswertung im Anlauf eines Automobilunternehmens aufgenommen, analysiert und optimiert. Dabei liegt der Schwerpunkt auf dem Informationsfluss sowie der -verarbeitung. Bei der Fehleraufnahme stehen vierzehn Bereiche der Fertigung im Fokus, welche sich auf die (Vor-) Montage sowie die fahrdynamische Prüfung aufteilen. Die Fehlerauswertung wird primär für den produktionstechnischen Integrations - Qualitätsingenieur erstellt. Dieser ist verantwortlich für die Steuerung der Nacharbeit inklusive der Problemlandschaft innerhalb der Produktion im Anlauf und verwendet dafür die Fehlerauswertung. Aktuell kommt es bei der Fehleraufnahme und -auswertung zu ungeklärten Zuständigkeiten, Informationsverlusten und Fehlinformationen. Die Problematik wird durch eine unzureichende informationstechnologische Unterstützung verstärkt. Die Folge davon ist eine intransparente und unvollständige Fehlerauswertung. Das Ziel dieser Arbeit ist die Optimierung des Ist-Zustandes durch die Definition von Soll-Prozessen für die Fehleraufnahme und -auswertung im Anlauf. Für die Analyse werden zunächst umfangreiche Datensammlungspläne erstellt, welche primär in Flussdiagramme überführt werden. Sekundär wird die Qualitätsmanagementmethode "Supplier, Input, Process, Output, Customer" angewendet, um den Schwerpunkt auf den In- und Output der Prozessschritte zu legen. Für die Analyse wird das "Ishikawa"-Diagramm als Methode auf drei Ebenen zu vier einzelnen Problemen angewendet und die Schlussfolgerungen analog zur Ist-Aufnahme in Flussdiagramme überführt. Zusätzlich wird die Qualitätsmanagementmethode "Responsible, Accountable, Consulted, Informed" ergänzt, um die Zuständigkeiten eindeutig im dem Soll-Prozess zu verteilen. Dabei beschränke ich mit auf den Soll-Prozess, welcher auf keinen Prozess des Ist-Zustandes aufbaut. Der Grund für diese Einschränkung ist, dass die Zuständigkeiten für die gelebten bestehenden Ist-Prozesse bereits ausreichend formuliert und auf die abgeleiteten Soll-Prozesse übertragen werden können. Die wichtigsten Ergebnisse sind neben den Soll-Prozessen die zusätzliche erforderliche Rolle des "Nacharbeitskoordinators" sowie eindeutige Anforderungen an die informationstechnologische Unterstützung. Der "Nacharbeitskoordinator" verantwortet die Eingabequalität bei der Fehleraufnahme in der gesamten Fertigung. Die informationstechnologische Unterstützung teilt sich in die Applikation zur Fehleraufnahme sowie einen automatischen Bericht als Fehlerauswertung auf. Bei einer idealen Fehleraufnahme wäre der "Nacharbeitskoordinator" nicht erforderlich. Die Erreichung eines idealen Zustandes ist auf Grund des menschlichen Faktors sowie der Schnittstellen unmöglich. Daher wird ein Gesamtkonzept mit der Rollendefinition des "Nacharbeitskoordinators", der Soll-Gestaltung der angeforderten Applikationen sowie den Soll-Prozessen erarbeitet.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019
Bei der Steinbeis Qualitätssicherung und Bildverarbeitung GmbH wird im Rahmen der "Ko Inspektion" (Kollaborative lernfähige 2D-/3D-Sichtprüfung mittels technischer Erkennungsverfahren) das Thema der Automatisierung von Sichtprüfplätzen und deren Verbesserung durch Fehlererkennung und -klassifizierung untersucht. Es wird ein Sichtprüfplatz zur automatisierten Teileerkennung entwickelt und konstruiert. Ziel ist es, das neue Fabrikat für eine effiziente Detektion von Oberflächendefekten, wie Kratzer, Dellen, Abplatzer, etc., mit einer definierten Mindestgröße auf zunächst ausgewählten Prüfobjekten nutzbar zu machen. Diese Arbeit befasst sich mit der Beleuchtungsauswahl für einen Versuchsplatz und mit einer Strategie zur Optimierung der Beleuchtung der o. g. Defekte. Um einen Überblick über verschiedene Beleuchtungssysteme zu erhalten, werden in den ersten Kapiteln dieser Arbeit die Grundlagen zu relevanten Aspekten der Beleuchtung behandelt. Zudem wird die Verfahrensweise der statistischen Versuchsplanung thematisiert und unterschiedliche Auswertemethoden vorgestellt. Es folgt eine ausführliche Recherche zu Beleuchtungsstrategien und systemen sowie einer Bewertung der am Markt vorhanden Anordnungen. Es wird die Konzeption und Inbetriebnahme eines Beleuchtungssystems für die Sichtprüfung in der Qualitätssicherung erfolgen. Dazu wird zunächst eine Anforderungsliste für einen Versuchsplatz erstellt, anhand derer ein ausgewähltes, modular steuerbares Beleuchtungssystem experimentell umgesetzt wird. Die Defekte sollen durch eine entsprechende Beleuchtungseinstellung sichtbar gemacht, aufgenommen sowie mittels eines Bildverarbeitungssystems untersucht und klassifiziert werden. Die Einstellung einer für den jeweiligen Defekt optimalen Beleuchtung wird mittels der Methode der statistischen Versuchsplanung umgesetzt. Hierzu ist es nötig, zunächst durch Voruntersu-chungen genaue Umgebungsbedingungen zu definieren und Einstellungen am Versuchsplatz, wie z. B. Kameraeinstellungen, festzulegen. Es wird ein geeigneter statistischer Versuchsplan angelegt und anhand ausgewählter Bildkenngrößen zur Bildqualitätsbewertung eine Zielgröße zur Auswertung des Versuchsplanes aufgestellt. Es werden erste Anwendungsuntersuchungen zur Detektion von Oberflächendefekten an ausgewählten Prüfobjekten unter Verwendung der kombinatorischen Beleuchtungsstrategie durchgeführt und protokolliert. Alle Ergebnisse werden interpretiert und dokumentiert. Neben der Beleuchtungsauswahl bildet die Verifizierung der Zielgröße und der statistischen Versuchsplanung als Methode zur Einstellung einer optimalen Beleuchtungssituation in einem ausgewählten Bereich auf einem Prüfobjekt das Ergebnis dieser Arbeit.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019
Ein Teilgebiet der digitalen Bildverarbeitung ist die Beschreibung des Bildaufnahmekanals durch geeignete Kenngrößen. Diese Informationen sind sowohl für die Systemanalyse, als auch für den objektiven Vergleich verschiedener Sensoren von Bedeutung. Hierzu wurde am Fachgebiet Qualitätssicherung und Industrielle Bildverarbeitung ein Testsystem aufgebaut, mit dem eine automatische Charakterisierung von Kameras nach den Vorgaben des EMVA1288-Standards durchgeführt werden kann. Ein wichtiger Bestandteil der Messung ist die Aufnahme der Bestrahlungsstärke zur Berechnung der Anzahl der Photonen. Um auch Charakterisierungen im UV- und NIR- Bereich vornehmen zu können, wurden im Rahmen dieser Arbeit kalibrierte Radiometerköpfe, die im UV-A-, VISNIR- sowie NIR-Bereich empfindlich sind, in das Testsystem integriert. Hierbei wurden die Radiometerköpfe sowohl mechanisch, als auch radiometrisch an den Teststand angekoppelt. Dazu wurde eine Methode entwickelt, um die spektrale Bestrahlungsstärkeempfindlichkeit der Radiometerköpfe zu ermitteln, ausgehend von deren relativer spektralen Kalibrierung und einer Stützstellenmessung des UV-A- und VISNIR-Messkopfs durch den Hersteller. Die Stützstellenmessung des NIR-Messkopfs erfolgte im Rahmen dieser Arbeit mittels eines Monochromators am Fachgebiet. Des Weiteren wurde die Testsoftware hinsichtlich der automatisierten Aufnahme der Bestrahlungsstärke durch die neuen Radiometerköpfe erweitert. Hierzu wurde unter anderem eine neue grafische Benutzeroberfläche zur Bestrahlungsstärkemessung erstellt. Zusätzlich wurde ein Spektrometer in das System integriert und die Software um die Aufnahme und Analyse des Strahlungsspektrums erweitert. Aufgrund der nun erweiterten Messfunktionen des Teststands wurde ein Datenblatt erstellt, welches die radiometrischen Kenngrößen einer Kameracharakterisierung durch das Testsystem zusammenfasst.