Anwendung von Optimierungsverfahren für die Dimensionierung von Festkörpergelenken. - Ilmenau. - 58 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018
Die Nutzung nachgiebiger Mechanismen bietet im Vergleich zu herkömmlichen Mechanismen mit kraft- oder formgepaarten Gelenken Vorteile. Dazu zählen u. a. die hohe Präzision durch Spielfreiheit der Gelenke sowie die hohe Reproduzierbarkeit der Bewegung. Daher werden nachgiebige Mechanismen v. a. im Bereich der Präzisionstechnik eingesetzt. Ein bedeutender Nachteil nachgiebiger Mechanismen ist die aufwendige Mechanismussynthese, wozu Forschungsbedarf besteht. Hierzu zählt besonders die Dimensionierung der Festkörpergelenke aufgrund einer Vielzahl von konstruktiven Parametern (z. B. Gelenkabmessungen, Werkstoff, uvm.). Mathematische Optimierungsverfahren stellen eine Möglichkeit dar, diesen Vorgang zu vereinfachen. Im Rahmen dieser Bachelorarbeit werden verschiedene Optimierungsverfahren für ihre Eignung zur Anwendung bei der Dimensionierung von Festkörpergelenken mit spannungsgünstigen Viertelkreiskonturen untersucht. Für die Untersuchungen wird ein lineares FEM-Balkenmodell auf Basis der Timoshenko-Balkentheorie verwendet. Es werden verschiedene Konstruktionsziele sowie Möglichkeiten zur Formulierung zugehöriger Zielfunktionen und notwendiger Restriktionen untersucht. Für ausgewählte Konstruktionsziele werden verschiedene Optimierungsverfahren mit der Programmiersprache Python implementiert und auf drei Fallbeispiele mit jeweils einem Optimierungskriterium angewandt. Auf Basis der durchgeführten Optimierungen werden die sieben Verfahren in Bezug auf Ergebnisgenauigkeit und Geschwindigkeit beurteilt. Zudem werden Schlussfolgerungen für die Anwendbarkeit der Verfahren bei der Synthese gezogen. Es stellt sich heraus, dass die Anwendung von Verfahren größer 0. Ordnung für die untersuchten Fälle nicht zweckmäßig ist. Im Gegensatz dazu lassen sich das differentielle Evolutionsverfahren, das Nelder-Mead-Simplex-Verfahren und die COBYLA-Methode anhand der durchgeführten Optimierungen als vielversprechend bezeichnen. Mit Hilfe der Ergebnisse dieser Arbeit kann somit aus der Gruppe der untersuchten Verfahren eine Vorauswahl für die Dimensionierung von Festkörpergelenken getroffen werden. Des Weiteren ergeben sich Ansatzpunkte für weiterführende Untersuchungen, wie z. B. die multi-kriterielle Dimensionierung von Festkörpergelenken und die Untersuchung der Startpunktabhängigkeit der Optimierungsverfahren.
Entwerfen und Gestalten von Konstruktionselementen. - In: Konstruktionselemente der Feinmechanik, (2018), S. 9-51
CAx für Ingenieure : Eine praxisbezogene Einführung
3., vollständig neu bearbeitete Auflage. - Berlin, Heidelberg : Springer Vieweg, 2018. - Online-Ressource (VII, 655 S. 304 Abb, online resource). - (SpringerLink) ISBN 978-3-662-54624-6
Dieses nun in der dritten Auflage erschienene Buch vermittelt die Grundlagen des systematischen Einsatzes von rechnerunterstützten Methoden, Vorgehensweisen und Werkzeugen in der Produktentstehung. Es bietet seinen Zielgruppen in knapper und übersichtlicher Form das Rüstzeug für die erfolgreiche Anwendung von CAx-Systemen. Vorgehensweisen und Beispiele basieren auf Erfahrungen in Industrie und Hochschulpraxis, wo sie ihre Effizienz bewiesen haben. Die 3. Auflage wurde gründlich überarbeitet, der Kreis der Autoren erweitert. So kamen nicht nur Aspekte unterschiedlicher Modellierungsarten, Mechatronik und Wissensverarbeitung hinzu, sondern auch Ausführungen zu Systembegriff und Modellaufbau (diese bilden die Basis für CAx-Anwendungen). Sie alle beeinflussen immer stärker die Fertigungstechnik und den modernen Fahrzeug-, Maschinen- und Anlagenbau und sie spannen den Bogen zur Systemtechnik. Neben dem aktuellen und zukünftigen Leistungsstand von CAx-Systemen wurden auch Richtlinien und Empfehlungen zum Stand der Technik berücksichtigt. Zielgruppen Das Buch eignet sich für Studierende der Ingenieurwissenschaften, für Fachleute in Unternehmen sowie für Führungskräfte, die über Einsatz und Ausbau von CAx-Anwendungen entscheiden. Universitätsprofessor Dr.-Ing. Dr. h.c. Sandor Vajna, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Lehrstuhl für Maschinenbauinformatik Universitätsprofessor Dr.-Ing. Christian Weber, Technische Universität Ilmenau, Fachgebiet Konstruktionstechnik Universitätsprofessor DI. Dr. Klaus Zeman, Johannes-Kepler-Universität Linz, Institut für Rechnergestützte Methoden im Maschinenbau Privatdozent Dipl.-Ing. Dr. Peter Hehenberger, Fachhochschule Oberösterreich/Wels, Professur für Integrierte Entwicklung im Maschinenbau Universitätsprofessor Dipl.-Ing. Dr.-Ing. Detlef Gerhard, Technische Universität Wien, Institut für Konstruktionswissenschaften und Technische Logistik Universitätsprofessor Dr.-Ing. Sandro Wartzack, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Lehrstuhl für Konstruktionstechnik
http://dx.doi.org/10.1007/978-3-662-54624-6
Anwendung eines Universallängenmessers für Präzisionsmessungen an Maschinenteilen. - Ilmenau. - 161 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018
In dieser wissenschaftlichen Ausarbeitung zum Thema "Anwendung eines Universallängenemessers für Präzisionsmessungen an Maschinenteilen" wird ein im Fachgebiet Konstruktionstechnik vorhandener Universallängenmesser der Firma Zeiss wieder betriebsbereit gemacht, um mit dem vorhandenen Zubehör Praktika für die Lehre zu entwerfen. Zu diesem Zweck wird eine Aufgabenpräzisierung durchgeführt. Hierzu finden ein Vergleich mit dem aktuellen Stand der Technik sowie die nähere Beschreibung von Umfang und Zweck der Praktika statt. Die dem Universallängenmesser zugrunde liegenden Messprinzipien, Funktionen und Möglichkeiten werden näher erläutert. Basierend auf den Erkenntnissen werden Messprozeduren und Vorgehensweisen für die Praktika entworfen. Als Ergebnis werden verschiedene Praktika dargestellt.
SysML behaviour models for description of virtual reality environments for early evaluation of a product. - Zagreb : Faculty of Mechanical Engineering and Naval Architecture, University of Zagreb. - 1 Online-Ressource (Seite 2903-2912)Online-Ausgabe: Proceedings of the DESIGN 2018, 15th International Design Conference / editors: D. Marjanoviâc, M. Štorga, S. Škec, N. Bojčetiâc, N. Pavkoviâc. - Zagreb : Faculty of Mechanical Engineering and Naval Architecture, University of Zagreb, 2018, ISBN 978-953-7738-59-4
Virtual Reality (VR) can help designers to realise later life phase situations of a product in presence of a specific actor (or actors) in a specific environment by building product use-cases in VR, thus facilitating an early evaluation of a design. In this paper, we present a model-based approach that uses SysML behaviour models to describe and control VR environments. The behaviour modelling process with SysML and the simulation results obtained using these behaviour models are discussed. An overview over simulation processes is provided by constructing an example product use-case in VR.
https://doi.org/10.21278/idc.2018.0382
Konstruktion eines hochauflösenden Antriebes auf Basis von nachgiebigen Mechanismen als Alternative zu piezoelektrischen Antrieben. - Ilmenau. - 56 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018
Für Anwendungen in der Optik, Messtechnik, Halbleiterherstellung sowie Forschung und Entwicklung werden Positioniersysteme auf Basis piezoelektrischer Schreitantriebe eingesetzt. Diese Antriebe erreichen Schrittweiten im Subnanometerbereich, hohe Geschwindigkeiten, sind sehr gut miniaturisierbar und lassen sich in Reinraumumgebungen einsetzen. Sie erfordern jedoch eine aufwändige Ansteuerung und sind mit hohen Investitionskosten verbunden. In Analogie zu piezoelektrischen Schreitantrieben könnten für Anwendungen mit geringeren Anforderungen an Bauraum und Geschwindigkeit Schreitantriebe auf Basis nachgiebiger Mechanismen und preiswerter Aktoren verwendet werden. In der vorliegenden Arbeit wird der Stand der Technik für hochauflösende Piezomotoren ermittelt, um vergleichbare Anforderungen für einen neu zu entwickelnden Antrieb abzuleiten. Verschiedene elektromechanische Aktorprinzipe werden bezüglich ihrer Eignung für einen hochauflösenden Schreitantrieb verglichen. Für die Übersetzung der Aktorstellwege 15 Mechanismen als Starrkörpermodelle entworfen und bezüglich ihrer Eignung für den Schreitantrieb bewertet. Ein ausgewählter Mechanismus wird in einen nachgiebigen Mechanismus überführt und durch Finite-Elemente-Analyse hinsichtlich auftretender Dehnungen, Verformungsverhalten und Kraftreaktionen untersucht. Diese Simulationen werden ausgewertet und die Eignung des Antriebskonzeptes für Schrittweiten von wenigen Nanometern bestätigt. Es wird ein technischer Entwurf einschließlich der Aktorik durch Tauchspule vorgestellt.
Konzeptuntersuchung zur Konstruktion und Integration eines Palettenwechselsystems für eine Gantry-Fräsmaschine. - Ilmenau. - 165 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018
Ziel dieser Masterarbeit ist die Konstruktion eines Palettenwechselsystems und die Integration dieser Automatisierungslösung in eine Gantry-Fräsmaschine. Das Palettenwechselsystem ermöglicht ein hauptzeitparalleles Rüsten und steigert somit die Arbeitsproduktivität der Werkzeugmaschine. Eine Betrachtung des aktuellen Stands der Technik dient als Hinführung zum Thema und eröffnet gleichzeitigt einen Einblick in den Aufbau und die Funktionsweise von Fräsmaschinen und Palettenwechselsystemen. Anschließend werden in einer Aufbereitungsphase die Anforderungen an die Konstruktion formuliert und die funktionellen Zusammenhänge des zu entwickelnden Produktes beschrieben. Nach einer Klassifikation der Funktionselemente folgt auf Grundlage einer Analyse des Stoffflusses mit Handhabungsfunktionen die Layoutplanung. Ziel dieser ersten Konzeptphase ist neben der Festlegung der Palettenhandhabung auch die Untersuchung der Flexibilität, der Speicherdichte und des Integrationsaufwandes des Layouts. Ausgehend von einem gewählten Layout folgt in einer weiteren Konzeptphase die Konkretisierung und Integration der Hauptbaugruppen in das bestehende Maschinenkonzept. Im Vordergrund stehen hierbei der Entwurf und die Dimensionierung des Wechselantriebes. Die Ergebnisse der Konzeptphasen werden in einem Technischen Entwurf zusammengeführt. Mit einer Abschätzung der Kosten für die Realisierung des Entwurfs sowie einer Zusammenfassung der Vor- und Nachteile wird die Konzeptuntersuchung abgeschlossen.
Entwicklung eines modularen Antriebskonzepts für mobile Roboter. - Ilmenau. - 113 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018
Mit der Neuentwicklung des mobilen Roboters entsteht die dritte Generation eines fahrerlosen Transportfahrzeuges der HENKEL + ROTH GmbH. Dieses übernimmt autonom Logistik- und Handlingaufgaben in einem industriellen Umfeld. Dazu stehen ein Industrieroboter und eine Fahrplattform zur Verfügung. Das differentielle Antriebskonzept der Vorgängergenerationen wird mit dieser Arbeit auf eine omnidirektionale Variante in einem modularen Baukasten erweitert. Durch eine Betrachtung möglicher Einsatzszenarien werden die Anforderungen an ein neues Antriebsprinzip entwickelt und ausgewählte Sicherheitsaspekte beschrieben. Ausgehend von einer Marktrecherche werden omnidirektionale Fahrwerkskinematiken entworfen und Möglichkeiten zur Modularisierung vorgestellt. Auf der Grundlage eines geeigneten Fahrwerks werden technische Prinzipe eines flächenbeweglichen Antriebskonzeptes erarbeitet und ein geeignetes Prinzip ausgewählt. Es wird eine Konzeptkonstruktion durchgeführt. In verschiedenen praktischen Untersuchungen werden die Eigenschaften des neuen mobilen Roboters hinsichtlich der Fahreigenschaften und Standfähigkeit bewertet. Es wird die Wahl einer Antriebslösung auf Basis der Marktrecherche und Konzeptentwicklung getroffen. Eine Zusammenfassung der gewonnen Ergebnisse und ein Ausblick vervollständigen diese Arbeit.
State of the art precision motion systems based on compliant mechanisms. - In: The 4th International Conference Mechanical Engineering in XXI Century, (2018), S. 3-8
Simulation of acoustic product properties in virtual environments based on artificial neural networks (ANN). - In: Design methods and tools, (2018), S. 573-582