Aufbau einer modularen Simulation für Heckspoilersysteme. - Ilmenau. - 115 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem Aufbau einer modularen Simulation für Heckspoilersysteme in MATLAB/Simulink. Die Simulation dient der frühzeitigen Analyse relevanter Produkteigenschaften anhand von konstruktiven Parametern und trägt zur Einsparung von physischen Prototypen bei. Die bestehenden Methoden zur Entwicklung von Heckspoilermodulen werden dargelegt und Anforderungen an ein ergänzendes Simulationswerkzeug formuliert. Es wird eine Analyse des Leistungsflusses im Heckspoilermodul der Baureihe 911 Carrera (Typ 991-II) und seiner funktionalen Teilsysteme vorgenommen. Ausgehend von der Funktionsstruktur des Moduls wird das Modell in die Untersysteme Steuergerät, Elektromotor, Übertragungsgetriebe, Kinematik und aerodynamische Lasten gegliedert und ausdetailliert. Die Simulation erlaubt hiermit eine ganzheitliche Betrachtung des mechatronischen Systems und der komplexen Wechselwirkungen zwischen den beteiligten Domänen. Der Vergleich der Berechnung mit Versuchsergebnissen zeigt, dass bei Raumtemperatur eine zuverlässige Vorhersage von Strombedarf und Ausfahrzeit durch das Modell gegeben ist. Abschließend wird am Modell eine globale Sensitivitätsanalyse durchgeführt und die zentralen Einflussfaktoren auf das Verhalten des Heckspoilers identifiziert.
Model based systems engineering (MBSE) approach for configurable product use-case scenarios in virtual environments. - In: Product, services and systems design, (2018), S. 281-290
Today, the designers have to deal with a great amount of uncertainties in the design process due to the lack of information about the product, its behaviour and the context in later life-phases (phase specific actors and surroundings). Current development primarily focuses on modelling of the product and its behaviour. The consideration of the product context also plays an important role. Virtual product development has the potential to support the designer by giving a blink into the later life-phases and context. It supports the early verification of product requirements and can also help to discover unseen requirements by means of use-case scenarios inside VR. A user and task oriented development method using VR can help to reduce the design uncertainties considerably. Therefore, in the paper a concept for user and task oriented model for product development in VR is presented. This model implements the actor(s) and the surrounding(s) along with the product inside VR using a MBSE approach. The standardised multidisciplinary modelling language the Systems Modelling Language (SysML) will be used for the modelling and an example will be presented as a proof of the presented concept.
Analyse des Einflusses von Verpackungskomponenten auf die Auslegung von Verpackungsmaschinen am Beispiel einer PET-Füllmaschine. - Ilmenau. - 123 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018
Die Bachelorarbeit ermittelt den Einfluss von Merkmalen der Verpackungskomponen-ten auf die Auslegung einer Füllmaschine für karbonisiertes Packgut anhand einer technischen Analyse. Die Arbeit ist in der Abteilung Line Solutions Customer Objects Classification der Krones AG, Neutraubling entstanden, deren Aufgabe die systematische Erfassung der Merkmale von Verpackungskomponenten für weitere Produktionsprozesse ist. Es werden die Merkmale von Verpackungskomponenten, speziell von PET-Packmitteln, verarbeitungstechnischen Funktionen einer Krones Füllmaschine zuge-ordnet. Die Füllmaschine besteht aus der Packmittelzuführung, dem Füllerkarussell und der Packmittelabführung. Die Methodik der Analyse technischer Systeme wird mit den Grundlagen der Verpackungs- und Verarbeitungstechnik verknüpft. Ziel war es, eine für die Verarbeitung relevante Übersicht der Kundenobjektsmerkmale einer PET-Flasche zu geben. Im Ergebnis wird festgestellt, dass die für eine Füllmaschine verarbeitungsrelevanten Merkmale hauptsächlich durch die Gestalt der kundenindividuellen Flasche gegeben sind und die Gestalt der Flasche maßgeblichen Einfluss auf die Realisierung der Handhabungsvorgänge in der Maschine hat. Für die Handhabung der PET-Flasche ist die Gestalt des Mundstücks ausschlaggebend. Die stoffverändernde Funktion "Füllen der Flasche" wird im Wesentlichen durch die Merkmale des Füllgutes determiniert. Die Kenntnis der verarbeitungstechnischen Relevanz von Merkmalen wird auf die Ab-teilungsarbeit zurückgeführt sowie mögliche Handlungsfelder im Umgang mit der Erfassung und Bereitstellung der Merkmale für interne Abteilungen vorgeschlagen.
Entwicklung einer Vorschubeinheit für die Tiefenhirnstimulation zum Einbringen von Nadelelektroden. - Ilmenau. - 117 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018
Für die Tiefenhirnstimulation wird in einem neuartigen Verfahren eine patientenspezifische Halterung und Vorschubeinheit direkt mit dem Schädel verbunden. Ziel dieses Verfahrens ist eine verringerte Patientenbelastung während des neurochirurgischen Eingriffs. Die Vorschubeinheit ermöglicht das zehntelmillimetergenaue Absenken von Nadelelektroden bis in das Zielgebiet im Hirn. Da herkömmliche Vorschubeinheiten aufgrund ihrer Masse und der umständlichen Bedienung den Ansprüchen nicht gerecht werden, wird in der vorliegenden Arbeit ein alternatives Konzept vorgestellt und präzisiert. Hierzu wird eine modulare und leicht handhabbare Vorschubeinheit entwickelt. Diese besitzt eine Masse von 185 g, was einer Ersparnis von ca. 25 %, verglichen zu konventionellen Systemen, entspricht. Ein zusätzlicher Sensor erfasst den Nadelvorschub und gibt Aufschluss über die aktuelle Nadelposition auf einer virtuellen Ebene im Gehirn. Über einen manuellen Antrieb ist ein Vorschub in Zehntelmillimeter-Schritten möglich. Es werden verschiedene Komponenten und Materialien für den klinischen Einsatz der Vorschubeinheit in dieser Arbeit diskutiert und miteinander verglichen. Ein erstes Funktionsmuster wird mittels additiver Fertigungsmethoden umgesetzt. Hierzu wird ein sterilisierbarer Polycarbonat-Kunststoff für die Fertigungsteile verwendet. In einem Langzeitverschleißtest und statischem Versuch wird das Funktionsmuster validiert. Die Ergebnisse zeigten eine maximale Abweichung der axialen Nadelposition von 0,1 mm bei 2000 Bewegungszyklen und einem Stellbereich von 35 mm. Bei einer Krafteinwirkung von 50 N auf die Nadelelektrode, senkte sich diese um maximal 0,23 mm ab.
Akustische Simulation von Fahrzeuggeräuschen innerhalb virtueller Umgebungen basierend auf künstlichen neuronalen Netzen (KNN). - In: Wissenschaftsforum Intelligente Technische Systeme (WInTeSys) 2017, (2017), S. 403-414
CAD-Produktmodell - Quelle der Produktbewertung nach Zeit und Kosten. - In: Entwerfen Entwickeln Erleben - Methoden und Werkzeuge in der Produktentwicklung, (2017), S. 237-249
http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-227971
Pufferspeicher für Start-Stopp-Funktion von ECF-Kühlmittelpumpen. - Ilmenau. - 125 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017
Mit steigendem Umweltbewusstsein wird auch die Entwicklung von Verbrennungsmotoren bezüglich ihrer Abgasemissionen stetig vorangetrieben. Ein Ziel dieses Prozesses ist die Senkung des Kohlenstoffdioxidausstoßes. Ein mit Verbrennungsmotor ausgestattetes Kraftfahrzeug stößt während seiner Warmlaufphase höhere Mengen dieses Abgases aus, als es nach Erreichen der Betriebstemperatur der Fall ist. Folglich stellt eine Verkürzung dieser Warmlaufphase einen positiven Beitrag zur gesamten Kohlenstoffdioxidemission dar. Die ECF-Kühlmittelpumpen der NIDEC GPM GmbH sind durch ein gezieltes Unterbrechen des Kühlmittelflusses in der Lage, die Zeit bis zum Erreichen der Betriebstemperatur zu verkürzen. Zusätzlich verfügen sie über eine sogenannte Start-Stopp-Funktion, welche bei Fahrzeugen mit Start-Stopp-Automatik verhindert, dass das Auftreten einer Schwallleckage von kalter Kühlflüssigkeit am Ende eines Start-Stopp-Vorgangs den noch nicht betriebswarmen Motor ungewollt abkühlt. Allerdings stellen die mit ECF-Pumpen belieferten Automobilhersteller für zukünftige Anwendungen immer höhere Anforderungen bezüglich der Start-Stopp-Funktion. Um diesen gerecht zu werden, wird im Rahmen der vorliegenden Bachelorarbeit eine Möglichkeit zur Optimierung dieser Funktion untersucht. Hierbei wird als erstes genauer auf die Motivation eingegangen und das Ziel der Arbeit sowie die Vorgehensweise erläutert. Im Anschluss wird der Stand der Technik bezüglich Kühlsystem, Start-Stopp-Automatik und ECF-Kühlmittelpumpen dargelegt, um ein grundsätzliches Verständnis der Ausgangssituation zu vermitteln. Nach der Festlegung eines Gesamtkonzepts anhand der nötigen Teilfunktionen werden die notwendigen Berechnungen durchgeführt. Sie bilden die Grundlage für Konstruktion und Herstellung einer neuen Baugruppe. Diese dient als Versuchsträger, um zu prüfen, welche Möglichkeiten der Start-Stopp-Optimierung vorhanden sind. Der Auslegung liegen unterschiedliche Annahmen bezüglich schwer vorhersehbarer Einflussfaktoren zugrunde, weshalb auch eine Variantenstudie Teil dieser Arbeit ist. Die durchgeführten Versuche werden ausgewertet und mit den getroffenen Annahmen verglichen, sowie ein Ausblick auf noch durchzuführende Arbeiten aufgezeigt. Eine Interpretation der Versuchsergebnisse stellt das Ergebnis dieser Arbeit dar. Der besagte Versuchsträger soll als Grundlage eines Erkenntnisgewinns dienen, der der Auslegung einer späteren Serienausführung zugrunde liegt. Weiterhin werden grob erste Möglichkeiten dargestellt, eine solche Serienlösung innerhalb einer ECF-Kühlmittelpumpe unterzubringen.
Technische Auslegung von Handhabungssystemen für mobile Roboter. - Ilmenau. - 91 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017
Im Zuge der Entwicklung einer neuen Generation eines mobilen Roboters ist dieser hinsichtlich konkreter Anforderungen aus der Industrie sowie auf der Grundlage von Erfahrungen zu gestalten. Die Handhabungssysteme des Roboters bestimmen maßgeblich seine Funktionalität und Flexibilität und müssen deshalb gut auf das Gesamtsystem abgestimmt werden. Dazu werden geeignete Handhabungssysteme für ihre jeweilige Aufgabe recherchiert, verglichen und ausgewählt. Im ersten Schritt werden verschiedene Szenarien für Handhabungs- und Montageaufgaben eines mobilen Roboters beschrieben. Anschließend werden technische Anforderungen aus einer Marktumfrage, eines Forschungsprojektes sowie den Wünschen der Fa. HENKEL + ROTH GmbH zusammengetragen und ein Lastenheft erstellt. Aus diesem werden mögliche Handhabungssysteme ermittelt und deren wichtigste, technische Parameter beschrieben. Auf der Basis einer Marktrecherche werden der aktuelle Entwicklungsstand in der Industrie sowie verfügbare Systeme für geeignete Lösungen ermittelt und anschließend anhand von Versuchen mithilfe von Computer¬simulationen validiert sowie bewertet. Ein Fazit und ein Ausblick auf weiterführende Versuche vervollständigen diese Arbeit.
Softwarewerkzeuge für den phasen- und domänenübergreifenden Entwurf. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2017. - 1 Online-Ressource (xviii, 198 Seiten). - (Berichte aus dem Institut für Maschinen- und Gerätekonstruktion (IMGK) ; Band 29)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2016
Die vorliegende Arbeit leistet einen Beitrag zur Verbesserung der Softwareunterstützung in frühen Phasen der Produktentwicklung. Dazu wurden insbesondere zwei Problemfelder identifiziert und bearbeitet. Dabei handelt es sich zum einen um die Realisierung eines phasenübergreifenden Entwurfskonzepts für Bewegungssysteme auf der Basis einer bidirektionalen Verknüpfung von Produktmerkmalen in Modellen unterschiedlicher Abstraktionsniveaus. Ausgehend von dieser Lösung wurde außerdem ein Verfahren entwickelt, das die Manipulation von CAD-Modellen in VR-Umgebungen erlaubt. Zum anderen wurde ein Softwarewerkzeug konzipiert, das eine domänenübergreifende Modellierung und Simulation heterogener Systeme erlaubt. Als Plattform ist es dank der komponentenbasierten Softwarearchitektur um beliebige Domänen und zugehörige Berechnungsverfahren erweiterbar. Im Unterschied zu existierenden domänenübergreifenden Werkzeugen bietet es einen nutzerzentrierten Zugang zum Produktmodell, der domänenspezifische Darstellungen und Begriffe berücksichtigt. Die Entwicklung beider Konzepte ging mit einer softwaretechnischen Umsetzung einher, die deren Realisierbarkeit belegt und eine Demonstration ihrer Arbeitsweise anhand verschiedener Anwendungsbeispiele ermöglicht. Mit dieser Arbeit wird ein umfangreiches Spektrum an Erfahrungen bei der Konzeption und Implementierung solcher Softwarewerkzeuge präsentiert und weitergegeben.
https://www.db-thueringen.de/receive/dbt_mods_00033321
CPM/PDD-basierter Ansatz für Produktevaluation in Virtual Reality (VR). - In: 13. Magdeburger Maschinenbau-Tage 2017, (2017), S. 352-360
http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ma9:1-10182